数字签名系统的研究与实现

论文摘要

计算机和网络技术的发展将人类带入信息化社会，随之而来的是倍受关注的信息安全问题，它已成为信息科学领域的一个重要的新兴学科。数字签名技术是信息安全的核心技术之一，被广泛的应用于军事、通信、电子商务和电子政务等领域，它在身份认证、数据完整性和抗否认等方面具有其它技术无法替代的作用，而且随着电子签名法的实施，这种应用将变得更加普遍。本文首先学习和分析了数字签名的研究现状和发展趋势。其次，探讨了数字签名的相关技术，包括数字签名的数学基础、与数字签名相关的基本概念、数字签名中用到的散列函数算法等问题。第三，对两种基于离散对数的数字签名方案进行了深入的分析，通过对ElGamal数字签名方案的各种攻击方法的研究和对DSA数字签名方案的安全性分析，从数字签名系统的安全性和签名、验证速度来考虑，提出了一种改进的数字签名方案，并在此基础上设计和实现了一个数字签名系统。在改进的数字签名方案中签名和验证的表达式都不涉及求乘法逆元运算，这样减少了算法的计算量，提高了数字签名系统的运行速度。同时，由于在改进的数字签名方案中使用了一个较长的256位的散列函数算法，有效的抵抗了生日攻击，从而提高了数字签名的安全性。最后，在提出一般的基于离散对数的数字签名方案的盲化方法的基础之上，对标准的ElGamal数字签名方案不可盲化进行了证明，并提出了基于改进方案的盲签名方案；同时，通过对原有的代理盲签名方案的分析，提出了一种基于上述改进盲签名的代理盲签名方案，并对该方案的正确性和安全性进行了证明。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 数字签名的研究现状
• 1.3 课题的研究内容
• 2 数字签名的相关技术
• 2.1 相关数学知识
• 2.2 密码学
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 密码系统的工作原理
• 2.2.3 对称密码体制
• 2.2.4 非对称密码体制
• 2.3 散列函数
• 2.3.1 散列函数的概念
• 2.3.2 散列函数的性质
• 2.3.3 散列函数的作用
• 2.3.4 散列函数的攻击方法
• 2.4 数字签名
• 2.4.1 数字签名概念及形式化定义
• 2.4.2 数字签名的基本特性
• 2.4.3 数字签名的分类
• 3 基于离散对数的数字签名方案
• 3.1 基本概念
• 3.2 ElGamal型数字签名方案
• 3.2.1 ElGamal数字签名方案描述
• 3.2.2 ElGamal数字签名方案的安全性分析
• 3.2.3 ElGamal数字签名方案的变型
• 3.3 DSA数字签名方案
• 3.3.1 DSA数字签名方案描述
• 3.3.2 DSA数字签名方案的安全性分析
• 3.4 原始方案的缺陷
• 4 改进数字签名方案的设计与实现
• 4.1 散列函数
• 4.1.1 SHA-256散列函数算法的描述
• 4.1.2 SHA-256散列函数算法的测试与分析
• 4.2 改进数字签名方案
• 4.3 正确性和安全性讨论
• 4.3.1 改进数字签名方案与 DSA的等价性
• 4.3.2 改进数字签名方案的正确性
• 4.3.3 改进数字签名方案的安全性
• 4.4 计算效率分析
• 4.4.1 理论分析
• 4.4.2 实验分析
• 4.5 数字签名系统的实现
• 5 盲签名
• 5.1 基于改进方案的盲签名方案
• 5.1.1 盲签名概念
• 5.1.2 盲签名的分类及联系
• 5.1.3 基于离散对数的数字签名的一般性盲化方案
• 5.1.4 盲性分析
• 5.1.5 不可盲化证明
• 5.1.6 基于改进方案的盲签名方案
• 5.1.7 性能分析
• 5.2 代理盲签名方案
• 5.2.1 代理盲签名概述
• 5.2.2 T-L-T代理盲签名方案
• 5.2.3 T-L-T方案的安全性分析
• 5.2.4 基于改进盲签名的代理盲签名方案
• 5.2.5 正确性和安全性分析
• 5.2.6 代理盲签名方案的计算效率分析
• 6 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢