可組合集成化公平數(shù)據(jù)交換協(xié)議研究.pdf

1、公平數(shù)據(jù)交換協(xié)議是安全電子商務(wù)的核心技術(shù)，近些年來得到了蓬勃的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)目的增多，越來越多的日常商務(wù)活動(dòng)都逐步電子化、網(wǎng)絡(luò)化。因此對如何在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上開展安全可靠的商務(wù)活動(dòng)提出了更多更高更新的要求，同時(shí)另一方面，互聯(lián)網(wǎng)本身并不提供任何的安全服務(wù)和措施，所以有必要為電子商務(wù)的應(yīng)用提供一個(gè)安全可信的平臺(tái)。 如今，電子商務(wù)安全問題日益突出，身份偽造、網(wǎng)絡(luò)詐騙等層出不窮，這些涉及的都是公平數(shù)據(jù)交換的問題，而基于現(xiàn)代密碼學(xué)理論

2、的安全協(xié)議是解決公平數(shù)據(jù)交換問題的根本出路。針對這些日益突出的電子商務(wù)安全問題和現(xiàn)有的公平數(shù)據(jù)交換協(xié)議存在的諸多缺陷，本文從實(shí)用和可證明安全的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一套通用的可組合集成化的公平數(shù)據(jù)交換協(xié)議。具體的說，本文的研究內(nèi)容主要包括以下五個(gè)方面。 1.密碼學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，從計(jì)算復(fù)雜度角度理論出發(fā)，還沒有對數(shù)據(jù)交換的公平性給出一個(gè)嚴(yán)格的形式化定義。為了實(shí)現(xiàn)可證明安全，本文首先定義了公平數(shù)據(jù)交換協(xié)議的模型，然后提出了輸出匹配這一抽象的形式

3、化概念，并基于這一概念，對電子商務(wù)中最基本的安全屬性：公平性和可用性進(jìn)行了抽象，給出了公平性和可用性的形式化定義。同時(shí)，為了使公平數(shù)據(jù)交換協(xié)議能與其它系統(tǒng)安全的組合，提出了可組合的電子商務(wù)協(xié)議的設(shè)計(jì)思想。 2.簽密是在一個(gè)邏輯步驟內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)加密和數(shù)字簽名功能的一個(gè)公鑰密碼構(gòu)件。認(rèn)證郵件協(xié)議就是公平的交換郵件消息和消息接收者對消息的簽名收據(jù)的數(shù)據(jù)交換協(xié)議。為了搭建高效安全的認(rèn)證郵件協(xié)議，本文提出了可驗(yàn)證的簽密(VSE)這一密碼原創(chuàng)

4、構(gòu)件，定義了VSE的形式化模型，并從TTP可恢復(fù)性、簽密的不可否認(rèn)性和保密性三個(gè)方面給出了相應(yīng)具有可組合安全的形式化安全定義?；陔p線性配對，設(shè)計(jì)了一個(gè)可證明安全的VSE方案WP-VSE。同時(shí)定義了認(rèn)證郵件協(xié)議的安全屬性，并基于可驗(yàn)證的簽密這一密碼構(gòu)件，設(shè)計(jì)了異步認(rèn)證郵件協(xié)議VSE-CMP-1和VSE-CMP-2。并對該協(xié)議的安全屬性和效率進(jìn)行了分析和比較。與現(xiàn)有的同類型協(xié)議相比較，協(xié)議VSE-CMP-2不但無論從計(jì)算開銷還是通訊開銷都

5、要比現(xiàn)有的協(xié)議高效實(shí)用，而且具有一些其它協(xié)議不同時(shí)具備的安全屬性如：時(shí)間認(rèn)證性等。 3.可驗(yàn)證的加密簽名VEoS是一個(gè)重要的公平性構(gòu)件，目前的大部分公平交換協(xié)議都是基于此而設(shè)計(jì)的。但是目前文獻(xiàn)中提出的VEoS要么是基于交互式零知識證明的，要么是基于證明離散對數(shù)相等的，效率都不令人滿意。本文采用新的技術(shù)來設(shè)計(jì)VEoS。首先采用模塊化的方式定義了VEoS的形式化模型，以及相應(yīng)的形式化安全模型。然后定義了密碼算子、密碼算子的延拓和限制

6、，以及廣義的交叉驗(yàn)證引理這些基本的概念，并基于這些概念提出了一個(gè)通用的可驗(yàn)證的加密簽名的框架StE-VEoS?；谠摽蚣?，設(shè)計(jì)了可驗(yàn)證的加密RSA、Gennaro-Halevi-Rabin、Cramer-Shoup、GQ以及離散對數(shù)型數(shù)字簽名方案，并證明了這些方案的安全性。最后在VEoS的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了可組合異步通用的電子合同簽署協(xié)議VBECS。與以往的電子合同簽署協(xié)議顯著不同的是，該協(xié)議模型不拘泥于特定的數(shù)字簽名算法，可以交換現(xiàn)有的絕大

7、部分?jǐn)?shù)字簽名。 4.公平的文檔交換和公平的電子商務(wù)協(xié)議也是電子交易中常用的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，本文首先提出了一個(gè)基于可公開驗(yàn)證的秘密分享的優(yōu)化公平文檔交換協(xié)議VSS-FDE。然后基于同態(tài)陷門置換提出了一個(gè)通用的電子交易協(xié)議GFEME。該協(xié)議集成了電子支付系統(tǒng)，且其實(shí)現(xiàn)與特定的電子支付協(xié)議無關(guān)，從而使該協(xié)議能無縫的集成到現(xiàn)有的系統(tǒng)中去。同時(shí)實(shí)現(xiàn)技術(shù)可采用現(xiàn)成的密碼庫，因此降低了開發(fā)成本。而且不需要開發(fā)新的密碼算法，就可以使現(xiàn)有的系統(tǒng)支持