基于双线性对的数字签名研究

论文摘要

信息安全是信息社会急需解决的最重要问题之一,它已经成为信息领域一个重要的新兴学科。数字签名技术提供认证性、完整性和不可抵赖性技术,因而是信息安全的核心技术之一,是安全电子商务和安全电子政务的关键技术之一。随着对数字签名研究的不断深入和电子商务、电子政务的快速发展,简单模拟手写签名的一般数字签名己经不能完全满足实际应用的需求,特殊性质的数字签名成为数字签名的主要研究方向。双线性对是近几年发展起来的构造密码协议的一个重要工具,它可以由椭圆曲线中的Weil对或Tate对构造。用双线性对构密码协议,其优势可归结为如下两点:●用双线性对可以构造一些用其它方法无法或难以实现的密码协议。●用双线性对可以构造一些用其它方法也能实现的密码协议,但基于双线性对的密码协议具有更多的用其它方法难以实现的功能。本文的研究结果主要为以下两点:1利用双线性对构造了两种新的可验证承诺签名方案。这些方案可以用来实现著名的BLS签名的最优公平交换。在Random Oracle模型和Co-Diffie-Hellman假设下,我们证明了这两种方案的安全性。另外,第二种方案可以防止非法用户的滥用。而且第二种方案需要一种Diffie-Hellman假设的新变型。2提出了一种通用框架,可以把任何弱不可伪造签名方案加强为强不可伪造签名方案。然后,把这种框架应用到基于双线性对的Waters签名,得到了一种基于Computational Diffie-Hellman假设的强不可伪造签名方案。特别地,其安全性证明不依赖于Random Oracle模型,即其安全性证明是在标准模型下完成的。另外,本方案的签名算法的大部分运算量可离线完成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 基于双线性对数字签名的研究背景
• 1.1.1 社会的信息化与信息安全
• 1.1.2 数字签名及基于双线对数字签名的重要意义
• 1.2 数字签名和基于双线性对数字签名的发展
• 1.3 数字签名的基本概念
• 1.3.1 数字签名方案的框架
• 1.3.2 数字签名方案的安全性定义
• 1.3.3 可证明安全理论与技术
• 1.4 双线性对理论简介
• 1.5 主要成果和组织结构
• 第二章 可验证承诺签名案
• 2.1 引言
• 2.2 预备知识
• 2.2.1 可验证承诺签名方案的模型
• 2.2.2 双线性对和BLS短签名
• 2.3 可验证承诺方案Ⅰ
• 2.4 可验证承诺方案Ⅱ
• 2.5 本章小结
• 第三章 标准模型下强不可伪造签名的构造
• 3.1 引言
• 3.2 预备知识
• 3.2.1 强不可伪造性
• 3.2.2 一次签名方案
• 3.2.3 双线性对和CDH假设
• 3.3 由弱不可伪造性到强不可伪造性的构造框架
• 3.4 安全性证明
• 3.5 具体应用
• 3.6 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢