多秘密共享理論及其應(yīng)用研究.pdf

1、秘密共享為重要信息的安全保存和合法利用提供了一種有效途徑，是信息安全方向的研究熱點(diǎn)，并在現(xiàn)代密碼學(xué)領(lǐng)域具有重要地位。對(duì)秘密共享及其相關(guān)應(yīng)用研究不僅具有重要的理論意義，而且具有廣闊的應(yīng)用前景。本文闡述了秘密共享的發(fā)展背景和研究現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有多秘密共享方案在應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上，針對(duì)如何構(gòu)造安全有效的多秘密共享方案進(jìn)行了研究，并給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。另外，本文探討了秘密共享技術(shù)在數(shù)字簽名中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了有效的門限群簽名方案。主要研

2、究成果如下： (1)針對(duì)現(xiàn)有大多數(shù)門限多秘密共享方案在應(yīng)用中存在的一些不足，從以下五方面展開(kāi)了研究：①基于系統(tǒng)分組碼提出了一個(gè)新的門限多秘密共享方案，避免了方案效率受秘密數(shù)量較大影響的不足。②基于Shamir的門限方案提出了一個(gè)門限多秘密共享方案，同樣能夠避免方案效率受秘密數(shù)量較大影響的不足。③基于細(xì)胞自動(dòng)機(jī)理論提出了一個(gè)多秘密共享方案，降低了共享多個(gè)秘密所需的計(jì)算量。④基于中國(guó)剩余定理提出了一個(gè)門限可變的多秘密共享方案，一次共

3、享過(guò)程中可以安全地共享多組秘密，提高了共享多組秘密的效率。⑤提出了一個(gè)改進(jìn)的門限多級(jí)秘密共享方案，能夠減少原方案所需的公共信息量。通過(guò)上述研究，改善了現(xiàn)有方案存在的不足，提高了多秘密共享的效率。 (2)基于Shamir的門限方案提出了一個(gè)一般訪問(wèn)結(jié)構(gòu)上的多秘密共享方案，一次共享過(guò)程可以共享多個(gè)秘密，而每個(gè)參與者僅需保護(hù)一個(gè)可重復(fù)使用的秘密份額。與現(xiàn)有方案相比，該方案的計(jì)算量更小。同時(shí)，本文還給出了該方案的另一種實(shí)現(xiàn)。新方案避免了

4、原方案中系統(tǒng)效率隨秘密數(shù)量的增大而明顯降低的不足，而且新方案所需的公共信息量更少，尤其適合于通信帶寬較低的應(yīng)用場(chǎng)合。通過(guò)上述方案的研究，將門限多秘密共享推廣到一般訪問(wèn)結(jié)構(gòu)上，擴(kuò)展了多秘密共享的應(yīng)用范圍。 (3)探討了安全多秘密共享方案的構(gòu)造技術(shù)：①基于LUC公鑰密碼體制提出了一個(gè)防欺詐的一般訪問(wèn)結(jié)構(gòu)上多重秘密共享方案，允許參與者自己選定秘密份額，消息以明文形式傳送，可以檢驗(yàn)參與者的欺詐行為，能夠共享任意多個(gè)秘密。該方案有效地解決

5、了在不存在安全信道的應(yīng)用場(chǎng)合中的秘密共享問(wèn)題。②提出了一個(gè)改進(jìn)的可驗(yàn)證門限多秘密共享方案，有效地防止了原方案中存在的惡意參與者的攻擊，降低了預(yù)防各種欺騙所需的模指數(shù)運(yùn)算量，提高了系統(tǒng)的運(yùn)算性能。③針對(duì)門限方案的新成員加入問(wèn)題，提出了一個(gè)可驗(yàn)證的新份額產(chǎn)生協(xié)議，新成員可以應(yīng)用指數(shù)運(yùn)算來(lái)驗(yàn)證新份額的真實(shí)性，防御了系統(tǒng)中的主動(dòng)攻擊。通過(guò)上述研究，給出了預(yù)防秘密分發(fā)者和參與者欺詐的有效方法，提高了秘密共享方案的安全性。 (4)針對(duì)現(xiàn)有大

6、多數(shù)門限群簽名方案門限值固定不可改變的不足，從有可信中心和無(wú)可信中心兩種情況給出了解決方案：①應(yīng)用門限可變的多秘密共享技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)動(dòng)態(tài)門限群簽名方案。該方案能夠根據(jù)文件的重要性不同而靈活地選取不同的門限值進(jìn)行門限群簽名，克服了現(xiàn)有大多數(shù)門限簽名方案存在的門限值固定不可改變的不足，同時(shí)能夠防止聯(lián)合欺詐行為的發(fā)生。②在上述方案基礎(chǔ)上，構(gòu)造了一個(gè)無(wú)可信中心的動(dòng)態(tài)門限群簽名方案。該方案保持了門限值可以動(dòng)態(tài)改變的優(yōu)點(diǎn)，且無(wú)需可信中心管理簽名者的