身份基加密技术的研究与推广

论文摘要

随着密码学技术的不断发展,身份基加密方案的研究在近十年来受到了广泛的关注。它既可以有效地解决传统证书基加密方案中公钥证书基础设施维护复杂昂贵的难题,同时也为其他密码系统的构造提供了有力的借鉴与参考。本文着重于研究身份基加密方案的安全性改进与推广。自从2001年第一个可证安全的身份基加密方案被提出以来,人们陆续在不同安全模型和难题假设下提出了基于不同构造技术的身份基加密方案。虽然大部分的方案都有完整的安全性证明,但是他们的共同缺点在于规约不紧,或无法规约到计算性难题。于是,在计算性难题下的紧规约的身份基加密方案设计成为了可证安全密码学研究的一个重要问题。利用近来发现的新技术,我们在随机预言模型下构造了两个可以在计算性难题下紧规约到选择密文安全的高效的身份基加密方案,从而给上面的问题给予了正面的回答。在实践过程中,结合实际的应用场景,人们提出了许多基于身份基加密的推广方案,其中比较重要的有身份基广播加密、层次化身份基加密、属性基加密等加密体系。长期以来,由于这些推广方案的框架不统一,缺乏对这些体系之间联系的基本研究,导致在各种类似的构造方案之间重复设计和证明的现象严重,大大分散了学术界的研究精力。集合身份加密方案（Inclusive-IBE）的提出为解决这一问题带来了希望。在本文的后半部分研究中,我们主要针对集合身份加密方案提出了的形式化定义以及安全性模型,讨论了集合身份加密方案和其他身份基加密推广方案之间的转化关系,并提出了一个高效的构造方案和一个提高安全性的通用方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 公钥密码学简介
• 1.1.2 身份基密码学简介
• 1.1.3 身份基加密的各类推广
• 1.2 总体结构安排
• 第二章 预备知识
• 2.1 计算复杂性基础
• 2.2 抽象代数基础
• 2.3 双线性配对
• 2.4 可证安全基础
• 2.4.1 难题假设
• 2.4.2 随机预言模型
• 2.4.3 标准模型
• 2.5 身份基加密的攻击模型及安全性定义
• 第三章 身份基加密的基本理论与方法
• 3.1 构造身份基加密方案的基本技术
• 3.1.1 哈希（Full Domain Hash）技术
• 3.1.2 指数逆（Exponent Inversion）技术
• 3.1.3 盲化（Commutative Blinding）技术
• 3.2 身份基加密方案的安全性评价体系
• 第四章 基于哈希技术的身份基加密方案构造
• 4.1 BF-IBE方案回顾
• 4.1.1 方案描述
• 4.1.2 安全性证明
• 4.1.3 讨论与比较
• 4.2 BF-IBE的改进方案
• 4.2.1 双线性配对群上的双胞胎问题
• 4.2.2 改进的BF-IBE方案
• 4.2.3 安全性证明
• 第五章 基于指数逆技术的身份基加密方案构造
• 5.1 SK-IBE方案回顾
• 5.1.1 方案描述
• 5.1.2 安全性证明
• 5.2 SK-IBE的改进方案
• 5.2.1 双胞胎技术在q-BDHI问题上的推广
• 5.2.2 改进的SK-IBE方案
• 5.2.3 安全性证明
• 第六章 Inclusive-IBE方案构造及应用
• 6.1 Inclusive-IBE的定义及安全模型
• 6.2 Inclusive-IBE方案的应用
• 6.2.1 身份基广播加密方案的通用构造
• 6.2.2 层次化身份基加密方案的通用构造
• 6.3 Inclusive-IBE方案的一个高效构造
• 6.3.1 讨论
• 6.4 选择密文安全的Inclusive-IBE方案的构造
• 6.4.1 一次签名方案
• 6.4.2 通用转化方案的描述
• 6.4.3 安全性证明
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录