无证书数字签名方案的研究

论文摘要

信息技术正以革命性的方式推动着社会的进步和发展,信息安全问题也日益凸显。数字签名提供认证性、完整性和不可否认性,是信息安全的核心技术之一,在军事、通信、电子商务和电子政务等领域发挥着重要作用。在2003年的亚洲密码学会议上,AL-Riyami和Patenson首次提出了无证书公钥密码学的概念。该体制既不需要通过使用证书来确保公钥的真实性,也不存在基于身份的密码体制所固有的密钥托管问题。虽然同样也需要一个拥有主密钥的可信第三方（KGC）,它拥有主密钥,但只生成用户的部分私钥,并不知道用户的完整私钥。因此在无证书公钥体制下进行签名可以达到真正的不可伪造性,它比基于身份的数字签名的安全性高,同时在效率上比基于传统公钥体制的数字签名高。在现有的无证书数字签名方案中,多数需要较多的双线性对运算,以至于签名方案的效率都不高。目前,具有特定性质的无证书签名方案还很少。本文主要研究无证书的数字签名体制。首先构造了一个新的基于身份的签名方案,在此基础上基于无证书数字签名的模式,构造了一个新的没有对的无证书数字签名方案,同时简要分析了该签名方案的安全性和效率。该方案不仅保留了无证书数字签名的安全特性,而且避免了现有的多数方案中昂贵的双线性对运算,使得方案具有较高的效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 无证书数字签名的研究背景及现状
• 1.1.1 无证书数字签名的研究背景
• 1.1.2 国内外研究的技术现状分析
• 1.2 论文主要研究成果
• 1.3 论文结构
• 第二章 基本理论
• 2.1 相关数学知识
• 2.2 相关密码学知识
• 2.2.1 公钥密码体制
• 2.2.2 单向hash 函数
• 2.2.3 数字签名体制
• 2.3 论文所基于的数论假设
• 第三章 基本数字签名方案
• 3.1 基本数字签名方案
• 3.1.1 RSA 数字签名方案
• 3.1.2 ELGamal 数字签名方案
• 3.1.3 Schnorr 签名方案
• 3.1.4 DSA 数字签名方案
• 3.2 数字签名的安全性
• 3.2.1 攻击类型
• 3.2.2 安全目标
• 3.3 随机预言模型
• 3.3.1 随机预言机
• 3.3.2 随机预言机的仿真
• 第四章 基于身份数字签名体制
• 4.1 基于身份数字签名简介
• 4.2 基于身份数字签名方案的一般模型
• 4.3 基本基于身份数字签名方案
• 4.3.1 Shamir 方案
• 4.3.2 Cha-Cheon 的方案
• 4.3.3 Hess 的方案
• 4.4 一个新的基于身份的数字签名方案
• 4.4.1 签名方案
• 4.4.2 安全性分析
• 第五章 无证书数字签名体制
• 5.1 无证书数字签名简介
• 5.2 无证书数字签名的安全模型
• 5.3 两个没有对的无证书数字签名方案
• 5.3.1 LJC 算法
• 5.3.2 Wang 方案
• 5.4 一个新的没有对的无证书签名方案
• 5.5 方案的安全性分析
• 5.6 新方案与原方案的比较
• 5.7 结论
• 第六章 全文总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间发表的学术论文