聚合簽名與數(shù)字簽密技術(shù)研究.pdf

1、從整個(gè)信息通信網(wǎng)絡(luò)的趨勢來講，可以用：寬帶、移動(dòng)、融合、智能化、泛在化概括。無線移動(dòng)通信是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和移動(dòng)網(wǎng)的合作使得互聯(lián)網(wǎng)未來是一個(gè)很大的發(fā)展方向。無線移動(dòng)通信的最終發(fā)展趨勢是泛在網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)。目前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。泛在網(wǎng)使得通信更加便利、更加聯(lián)通性、更加智能化，這反過來對安全性提出了很大的挑戰(zhàn)。由于無線移動(dòng)設(shè)備受到計(jì)算與存貯資源以及能量的限制，所以，尋找更加高效的安全技術(shù)成為一個(gè)新的研究課題

2、。
　　 密碼學(xué)是通信網(wǎng)絡(luò)安全的核心技術(shù)，其中數(shù)據(jù)加密技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的機(jī)密性；數(shù)字簽名技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)完整性保護(hù)和不可否認(rèn)性。
　　 聚合簽名是將多個(gè)用戶對多個(gè)消息分別簽署的多個(gè)簽名，聚合成一個(gè)短的簽名，驗(yàn)證者只需對聚合后的簽名進(jìn)行驗(yàn)證，便可以確信簽名是否來自指定的多個(gè)用戶對多個(gè)消息分別進(jìn)行的簽名。
　　 數(shù)字簽密是在一個(gè)邏輯步驟內(nèi)同時(shí)完成數(shù)字簽名與數(shù)據(jù)加密，同時(shí)獲得保密性、不可偽造性和不可否定性

3、，比傳統(tǒng)的“先簽名后加密”的方法效率更高代價(jià)更低。
　　 理論上，聚合簽名與數(shù)字簽密都是通過壓縮掉其中的一些冗余，節(jié)約計(jì)算成本與通信開銷，成為更加高效的安全技術(shù)。
　　 本文對聚合簽名與數(shù)字簽密技術(shù)做了相關(guān)研究，設(shè)計(jì)出一系列具有特定性質(zhì)的方案。對于未來無線移動(dòng)通信的安全性，有較強(qiáng)的理論與應(yīng)用價(jià)值。所取得的主要研究成果為：
　　 1.由于聚合簽名具有遞增性，任何人都可以驗(yàn)證并聚合自己的簽名，導(dǎo)致非目標(biāo)用戶也可以驗(yàn)證

4、聚合簽名。因此，任何驗(yàn)證者通過驗(yàn)證就可以知道簽名者的身份，這對于很多應(yīng)用環(huán)境是不適用的，比如電子投票和電子貿(mào)易議價(jià)中。通過指簽名的驗(yàn)證者，使得只有指定的驗(yàn)證者才能驗(yàn)證簽名的有效性，保護(hù)了簽名者的身份。為此，我們設(shè)計(jì)出具有指定驗(yàn)證者的聚合簽名方案，只有意定的驗(yàn)證者才能驗(yàn)證聚合簽名的有效性。
　　 2.在基于雙線性對的密碼系統(tǒng)中，對運(yùn)算是最耗時(shí)的。許多研究者企圖減少對運(yùn)算的復(fù)雜性，但是進(jìn)展不大，按照當(dāng)前最好的結(jié)果，橢圓曲線E/F31

5、63上的一個(gè)對運(yùn)算大約相當(dāng)于F3163中11110個(gè)乘法運(yùn)算，橢圓曲線E/F3163上的一個(gè)點(diǎn)乘運(yùn)算相當(dāng)于F3163中幾百個(gè)乘法運(yùn)算，即點(diǎn)乘運(yùn)算比對運(yùn)算快10倍以上。已知基于PKI的聚合簽名方案所需對運(yùn)算都是隨用戶增加而線性增長的。為了解決這一難題，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)具有常數(shù)個(gè)對運(yùn)算的聚合簽名方案。它只需要4個(gè)對運(yùn)算，與參與聚合的簽名人數(shù)無關(guān)。
　　 3.基于身份的密碼系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)：用戶的公鑰可以根據(jù)某個(gè)公開的算法由用戶的身份信息

6、直接計(jì)算出來，而且這種算法應(yīng)該是簡單易行的。與用戶身份公鑰相匹配的私鑰由可信第三方，通常稱之為密鑰生成中心(Private Key Genrator)，按照某種公開的算法產(chǎn)生。在基于身份的密碼系統(tǒng)中，任意兩個(gè)用戶可以直接通信，而不需要交換公鑰證書，不必保存公鑰證書列表，也不必使用在線的第三方，只需要密鑰生成中心為每個(gè)首次加入系統(tǒng)的用戶發(fā)行一個(gè)與其身份公鑰相匹配的私鑰即可。因此，在存儲(chǔ)和計(jì)算受限的環(huán)境中，基于身份的密碼系統(tǒng)優(yōu)勢明顯。我們在

7、指出一個(gè)基于身份的聚合簽名不安全的同時(shí)，設(shè)計(jì)出一個(gè)新的基于身份的聚合簽名方案。
　　 4.前向保密性可以保證當(dāng)用戶私鑰丟失后，仍然沒有人能解密以前由此私鑰簽署的有效簽密。我們基于數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)DSA的一個(gè)強(qiáng)等價(jià)變形，設(shè)計(jì)出一個(gè)具有前向保密性的數(shù)字簽密方案。不僅安全性和效率優(yōu)于同類方案，而且因共用DSA簽名的許多模塊，易于規(guī)?；瘜?shí)現(xiàn)。
　　 5.為了使簽密達(dá)到保密性，許多簽密方案不具有可公開驗(yàn)證的性質(zhì)，這給實(shí)現(xiàn)不可否定性帶來