基于短群签名的隐私CA方案研究与实现

论文摘要

隐私CA方案通过引入可信第三方的方式保护用户的隐私,但是存在两点缺陷：是隐私CA需要参与到方案的每一次交互过程中,成为整个系统的效率瓶颈。此外,如果隐私CA与验证者串通,或者隐私CA被攻破,验证者仍然能够唯一地确定一个TPM的真实身份,用户的隐私性得不到保护。本文主要针对隐私CA方案的局限性,对传统方案进行改进。群签名可以保证签名者的匿名性,这一特点可以用在改进方案中。由于传统隐私CA方案中的可信第三方需要参与到用户平台的每次认证交互中,因此需要选择一种代价较小的群签名方案,以提高系统的效率。引入短群签名及另外两种群签名方案,对它们的代价进行分析与比较。从结论可以看出,短群签名方案在代价上具有优势。在改进方案中,认证实体包括两部分：隐私CA与CA。隐私CA在其信任域内按照短群签名方案建立一个隐私群。用户平台在申请AIK证书之前需要先加入该群,由隐私CA为其颁发群成员私钥。群成员私钥的作用是证明该用户平台的可信性。当用户需要申请AIK证书时,用群成员私钥对AIK公钥签名。CA用群公钥验证该群签名,认证成功后,则向用户颁发AIK证书。这样隐私CA不必参与到每次认证中。而且隐私CA只知道EK证书和群成员私钥的对应关系,CA只知道群签名和AIK证书的对应关系。从而避免了瓶颈问题和串通问题。本文还对改进方案的主要功能进行了实现。开发环境基于Linux平台,使用Java语言编程,客户端与服务器的通信使用SOCKET实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 本文组织结构
• 第2章 相关理论基础
• 2.1 PKI概述
• 2.1.1 PKI基本概念
• 2.1.2 PKI体系结构概述
• 2.1.3 认证机构CA
• 2.2 TCG平台密钥与证书
• 2.2.1 TCG平台密钥
• 2.2.2 TCG平台证书
• 2.3 隐私CA方案
• 2.4 短群签名预备知识
• 2.4.1 SDH假设
• 2.4.2 LDH假设
• 2.5 本章小结
• 第3章 短群签名方案分析及代价研究
• 3.1 短群签名方案与代价分析
• 3.1.1 初始化
• 3.1.2 加入协议
• 3.1.3 签名算法
• 3.1.4 验证签名
• 3.1.5 打开签名
• 3.1.6 方案分析
• 3.2 代价对比分析
• 3.2.1 BW-CDH方案分析
• 3.2.2 VLR-GS方案分析
• 3.2.3 群签名方案代价比较
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于短群签名的隐私CA方案
• 4.1 结构模型
• 4.2 初始化
• 4.3 加入隐私群
• 4.4 AIK证书申请
• 4.5 AIK证书管理
• 4.5.1 RA服务器验证用户
• 4.5.2 AIK证书的生成与颁发
• 4.5.3 AIK证书的查询与下载
• 4.5.4 AIK证书的撤销
• 4.6 方案分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 隐私CA改进方案的实现
• 5.1 开发环境
• 5.2 实体类设计
• 5.2.1 公用类设计
• 5.2.2 隐私CA服务器类设计
• 5.2.3 CA服务器类设计
• 5.2.4 客户端类设计
• 5.3 隐私CA/CA服务器的实现
• 5.3.1 生成自签名根证书和群公钥证书
• 5.3.2 定义端口号
• 5.3.3 创建/关闭套接字
• 5.4 用户与隐私CA的SOCKET实现
• 5.4.1 用户加入隐私群流程
• 5.4.2 用户申请
• 5.4.3 验证EK证书与颁发群成员私钥
• 5.4.4 用户接收应答
• 5.5 用户与CA的SOCKET实现
• 5.5.1 AIK证书的颁发
• 5.5.2 AIK证书的验证
• 5.5.3 AIK证书的查找与下载
• 5.6 系统测试
• 5.6.1 系统启动
• 5.6.2 用户加入隐私群
• 5.6.3 AIK证书的申请
• 5.6.4 AIK证书的验证
• 5.6.5 AIK证书的查找与下载
• 5.7 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的论文项目情况