门限RSA签名方案的设计和实现

论文摘要

随着现代通信技术和计算机技术的迅速发展,尤其是互联网的迅猛发展,网络安全成为与互联网的生存和发展密切相关的技术。虽然现代密码学中的对称密码体制、公钥密码体制、数字签名和密钥交换技术起到了保障安全的作用,但这些算法都将数据的安全性简单的归于一个规模很小的单一密钥。一旦该密钥泄漏,整个系统就将崩溃,使得所有用此密钥加密的文件会被破解,而攻击者可利用此密钥肆意的签署任何文件,势必给密钥所有者造成非常严重的后果。因此如何在现有的密码体制和数字签名体制的基础上,构建一个更好的方案保护和管理密钥,是决定现实中系统的安全性的关键。随后密码学上出现了一批优秀的密钥管理技术。如在1993年美国提出的密钥托管理论和技术,国际化标准组织制定的X.509标准和麻省理工学院开发的Kerboros协议等。之后又出现了一种分割秘密的技术,即秘密共享技术。自1979年,Shamir提出了这种技术以来,秘密共享和门限的理论技术得到了极大的发展和应用。数字签名作为一种保障信息安全的技术,保证了信息的完整性、不可伪造性、不可否认性。将数字签名技术和秘密共享技术相结合便形成了门限签名技术,门限签名技术是普通数字签名技术的一个推广,而(t,n)门限签名是指:一个由n个成员所组成的群中任意t个成员可以产生门限签名。本文的研究内容是门限RSA签名方案的设计与实现。首先分析了当前门限RSA签名技术的研究背景和国内外的研究现状。在介绍了基本的密码学基础知识后,本文介绍了著名的Shoup门限RSA签名方案,然后重点介绍了一种基于新型秘密共享方法的高效门限RSA签名方案,在效率上进行了分析,并根据该方案的特点和量化分析结果,构造了一个具有分布式可信中心的门限签名系统,大大提高了子密钥分发的效率。本文还构造了“一种基于RSA的面向群的门限签名方案”可以实现多个独立的群之间联合进行门限签名。最后本文在选取的门限RSA签名方案的理论基础上,加上部分签名协议,采用OpenSSL开源代码库和VS2005集成开发环境,设计和实现了一个具有可信中心的门限RSA签名软件系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 门限RSA签名方案面临的问题
• 1.2.2 目前可行的门限RSA签名方案
• 1.3 本论文的主要内容
• 第2章 密码学理论基础
• 2.1 公钥密码学
• 2.1.1 RSA密码体制
• 2.1.2 ElGamal密码体制
• 2.2 数字签名
• 2.2.1 Hash函数
• 2.2.2 RSA签名算法
• 2.2.3 ElGamal签名算法
• 2.3 群签名简介
• 2.4 门限群签名方案简介
• 2.5 分布式 RSA密钥生成方案
• 第3章 门限签名方案的分析与设计
• 3.1 秘密共享
• 3.2 RSA部分签名的验证方案
• 3.2.1 RSA部分签名的非交互式验证协议
• 3.2.2 RSA部分签名的交互式验证协议
• 3.3 Shoup的门限RSA签名方案简介
• 3.3.1 庄家初始化阶段
• 3.3.2 部分签名的生成及验证
• 3.3.3 门限签名的生成及验证
• 3.4 高效的门限RSA签名方案
• 3.4.1 新型秘密共享方案描述
• 3.4.2 系统初始化阶段
• 3.4.3 部分签名生成和验证阶段
• 3.4.4 门限群签名生成和验证阶段
• 3.4.5 方案的正确性
• 3.4.6 方案的性能分析
• 3.5 一种基于 RSA的面向群的门限签名方案
• 3.5.1 方案描述
• 3.5.2 方案的正确性
• 3.5.3 签名方案安全性及结论
• 第4章 门限签名系统的实现技术
• 4.1 SSL协议简介
• 4.1.1 SSL的分层模型
• 4.1.2 SSL记录协议
• 4.1.3 SSL修改密文协议
• 4.1.4 SSL告警协议
• 4.1.5 SSL握手协议
• 4.2 OpenSSL介绍
• 4.2.1 OpenSSL的结构
• 4.2.2 基于 OpenSSL指令的应用
• 4.2.3 SSL通信的建立过程
• 4.3 动态链接库的生成与调用
• 4.3.1 动态链接库的优点
• 4.3.2 VC中生成和调用动态链接库
• 第5章 高效的门限RSA签名系统的实现
• 5.1 门限签名系统的整体设计
• 5.1.1 门限签名系统的设计目标
• 5.1.2 门限签名系统的结构设计
• 5.2 服务器端的设计
• 5.2.1 服务器端的设计结构
• 5.2.2 服务器端的目录文件结构
• 5.3 客户端的设计
• 5.3.1 客户端的设计结构
• 5.4 门限签名系统服务器端模块实现
• 5.4.1 系统初始化模块
• 5.4.2 密钥分发模块
• 5.4.3 部分签名模块
• 5.4.4 群签名模块
• 5.5 门限签名系统客户端模块实现
• 5.5.1 申请密钥模块
• 5.5.2 数字签名模块
• 5.5.3 验证签名模块
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文