基于小整数解问题上的格签名方案及其应用

在随机预言模型下,基于小整数解(SIS)困难问题,提出了一种格签名方案,说明了格签名方案的参数选取规则。文中选取不同参数生成的签名密钥长度进行对比;然后论证该签名的安全性和有效性;最后,为了解决认证方案中对多方认证的公平性、同时性和可靠性问题,将签名方案与保密通信中的密钥分发和托管结合起来,基于数学上矩阵分解理论的奇异值分解(SVD)算法,提出一种新的授权与认证方案。     

标准模型下基于格的身份代理部分盲签名方案

基于格的身份代理盲签名被广泛用于电子商务、电子政务以及软件安全等领域。针对基于格的代理盲签名中存在的主密钥泄露、恶意用户攻击、签名伪造等问题,文章提出一种标准模型下基于格的身份代理部分盲签名方案。该方案采用矩阵级联技术构造签名公钥,解决了已有方案中的主密钥泄露问题;采用部分盲签名技术解决了全盲签名方案中恶意用户攻击问题。安全性分析表明,该方案不仅可以实现代理签名和盲签名的功能,还具有抵抗主密钥泄露攻击、抵抗恶意用户攻击以及自适应选择消息攻击条件下存在不可伪造性(EUF-CMA)等安全特性。     

理想格上基于身份的代理重签名方案

代理重签名作为密钥管理的一个重要工具,它不仅能够简化密钥管理、简化证书管理,还能够提供路径证明等功能。目前,针对基于大整数分解与离散对数的困难问题,在量子环境下代理重签名方案的不安全性,有人提出了一种能够抵抗量子攻击的代理重签名。利用理想格,以及基于理想格上的小整数解的困难性,构造了理想格上基于身份的代理重签名方案,该方案与其他的具有相同性质的基于身份的代理重签名方案相比,具有较短的签名和公钥、运算复杂度降低的优点。     

完美前向安全的基于身份认证密钥协商方案

现有的基于身份的一轮认证密钥协商方案没能实现强的完美前向性.采用强不可伪造的签名算法对临时公钥进行签名,提出一种改进的基于身份认证密钥协商方案.首先,对Boneh和Boyen提出的强不可伪造的短签名方案进行改造,提出一种强不可伪造的基于身份签名方案;然后,将新签名方案与Ni等人提出的eCK安全的基于身份一轮认证密钥协商方案相结合,提出新的密钥协商方案.进一步,为了实现新方案的可证明安全性,在对比分析eCK-PFS模型和eCK模型的基础上,融合现有安全模型,定义了基于身份认证密钥协商方案分析的强安全模型ID-eCK-PFS.在ID-eCK-PFS模型下,通过安全性规约,证明了新提出的基于身份认证密钥协商方案实现了强安全性,包括抗密钥泄露伪装、抗临时秘密泄露和完美前向安全性等.     

一种隐藏签名认证方案的分析与改进

最近,一种基于双认证中心的隐藏签名认证方案(SMA)被提出来,解决了ID-PKA的密钥托管问题。但是,经过分析,首次指出了SMA方案存在重要安全缺陷,并提出签名控制攻击策略。针对这一缺陷,引入新的隐藏签名机制,并通过在用户签名中增加随机认证参数改进了SMA方案。定义了一类更强的敌手模型,并分析了改进方案的有效性、安全性和计算性能。分析结果表明,改进方案的计算性能略优于原方案。同时,新方案实现了抗密钥托管特性,且在强敌手模型下是可证明安全和有效的。     

一种基于NTRU新型认证密钥协商协议的设计

NTRU是目前最实用的基于格构造的密码体制,然而相对于基于NTRU的加密、签名方案,其密钥协商协议却一直很少见诸文献。针对这一问题,提出了一种基于NTRU格的认证密钥协商协议。在随机预言机模型下,该方案是eCK模型中可证明安全,并且可以抵抗中间人攻击、重放攻击、冒充攻击、达到弱完美前向安全;与传统的DH、ECDH等方案相比,该方案计算效率更高,同时因其安全性可以规约到基于格中最短向量困难问题,可以抗量子攻击。     

基于格的分层无证书代理签名方案

现有基于经典数论问题假设的无证书代理签名方案无法抵御量子计算机攻击,在应用于有大量用户的系统时会存在单点失效和不易扩展等局限。针对这些问题,提出一种基于格的分层无证书代理签名方案。首先,采用拒绝采样技术和无陷门技术提高密钥生成的计算效率;其次,不同层级的原始签名人和代理签名人通过交换随机选取的矩阵进行互认证,实现代理授权;最后,在随机预言机模型下的小整数解（SIS）困难问题假设下证明了该方案的安全性。相较于现有的代理签名方案,所提方案允许签名人来自不同层级且隶属于不同密钥生成中心（KGC）。性能评价实验结果表明,该方案的公钥尺寸是一个常数,代理签名和验证开销与层级无关,且代理密钥和签名尺寸非层级的线性量。因此,该方案可更好地满足大规模分布式异构网络对均衡负载的需求,是高效可行的。     

一种新的基于身份的Ad hoc认证和密钥协商方案

现有Ad hoc网络中基于身份的认证和密钥协商方案是基于双线性对实现的,计算开销较大,并且存在密钥托管问题。针对该问题,提出了一种新的基于身份的认证和密钥协商方案。方案中,节点之间通过无双线性对的基于身份签名算法实现身份认证,通过Diffie-Hellman密钥协商技术建立会话密钥。分析表明,该方案不存在密钥托管问题,并且具有更高的执行效率。     

基于MIPv6快速切换的家乡注册安全机制

为解决移动IPv6快速切换中移动节点的身份认证问题,提出一种新的基于MIPv6快速切换的家乡注册安全机制。在MIPv6快速切换中引用基于密钥生成中心(KGC)的改进签名方案,该方案中KGC仅知道用户的部分私钥,并且用户可以自己生成用于签名的公私钥对,解决了密钥托管和密钥撤销问题。移动节点和接入路由器运用改进的签名方案签名消息,仅往返一次消息交互就实现快速切换并完成家乡注册,并且在访问域中实现MN与NAR之间的双向认证。另外,利用Diffie-Hellman密钥交换原理保护消息交互过程。经过分析,该家乡注册机制具有高效、安全的特性。     

标准模型下基于身份的多接收者签密密钥封装

签密密钥封装机制能同时实现封装密钥的机密性和认证性。以Wa-IBE加密方案和PS-IBS签名机制为基础,提出一种标准模型下的身份基签密密钥封装机制(IBSC-KEM)和多接收者签密密钥封装机制(mIBSC-KEM)。新方案中的签名算法直接采用了PS-IBS签名,密钥封装算法采用了变形的WaIBE加密方案。因此,新方案的不可伪造性和机密性在标准模型下分别被规约为破解PS-IBS签名与WaIBE加密,具有可证明安全性。新方案可用于构建标准模型下安全的一对一和多对一认证与密钥交换方案。     

理想格上基于身份的环签名方案

现有的签名方案大多是基于双线性对,但在量子计算环境下此类方案被证明是不安全的。格具有运算简单、困难问题难以破解等特点,为了抵抗量子攻击,基于格中标准的小整数解（SIS）困难假设,利用Ducas等提出的理想格技术(DUCAS L,MICCIANCIO D. Improved short lattice signatures in the standard model. Proceedings of the 34th Annual Cryptology Conference on Advances in Cryptology. Berlin:Springer,2014:335-352),构造了一种能够在标准模型下给出安全性证明的基于身份的环签名方案。该方案主要分为4个步骤：主密钥生成算法、签名私钥生成算法、签名算法和验证算法。输出的签名为单个向量。相比同类型格上的签名方案,在一定程度上缩减了公钥、签名私钥及签名的长度,提高了运算效率,适用于轻量级认证,算法的安全性也间接保证了电子商务和云计算等领域的安全性。     

车载自组织网中条件隐私保护认证方案

针对车载自组织网(VANET)中身份认证的隐私保护问题,提出了一种车载网中条件隐私保护认证方案.首先,引入短签名技术,构造了一个新的基于身份的短签名方案.与主流方案CPAS相比,该方案降低了签名和验证过程所需的计算开销,提高了通信效率; 其次,将签名者的私钥分成相互关联的两部分,有效地解决密钥托管问题,适合于车载自组织网环境; 进而基于新的签名方案,提出了一种车载网中条件隐私保护认证方案,实现了条件隐私保护的身份认证功能.经理论和效率分析表明,所提方案在签名过程只需3次点乘运算,而在验证过程只需1次点乘和2次配对运算,所耗计算量少.特别地,所提方案使用加入小系数检测的批认证方法,不仅提高了认证速度还降低了误接受率.     

Efficient identity-based signature over NTRU lattice

Identity-based signature has become an important technique for lightweight authentication as soon as it was proposed in 1984. Thereafter, identity-based signature schemes based on the integer factorization problem and discrete logarithm problem were proposed one after another. Nevertheless, the rapid development of quantum computers makes them insecure. Recently, many efforts have been made to construct identity-based signatures over lattice assumptions against attacks in the quantum era. However, their efficiency is not very satisfactory. In this study, an efficient identity-based signature scheme is presented over the number theory research unit (NTRU) lattice assumption. The new scheme is more efficient than other lattice- and identity-based signature schemes. The new scheme proves to be unforgeable against the adaptively chosen message attack in the random oracle model under the hardness of the γ-shortest vector problem on the NTRU lattice.     

基于椭圆曲线密码体制的(t,n)门限签密方案*

首先提出一个基于椭圆曲线密码体制的签密方案。该方案是数字签名和公钥加密的有机集成,除了具有认证性、保密性外,还具有计算量与通信量小等特点。在此基础上,构造了一个基于椭圆曲线密码体制的（t,n）门限签密方案。该方案具有数据传输安全、鲁棒性、通信代价更小、执行效率更高等特点。还给出两种方案的安全性分析。     

传感器节点相互协作的广播认证

针对无线传感器网络（WSN）中基于数字签名的公钥加密体制的广播认证需要耗费大量的能量,以及传感器节点资源有限的问题,为了减少传感器节点的能量耗费和加快传感器节点的认证,提出一种传感器节点相互协作的广播认证方案。首先,用户向无线传感器网络的组网络广播其签名信息,但不广播签名信息中点的纵坐标;然后,组网络中的高能量节点依据点的横坐标和椭圆曲线方程计算得出纵坐标,并将其广播给组内的一般节点,同时利用vBNN-IBS数字签名对用户广播的签名信息进行认证,并转播有效的签名信息;最后,组网络内的一般节点收到纵坐标后,利用椭圆曲线方程验证其有效性和正确性,同时执行和高能节点相同的签名认证过程,并转播有效的签名信息。此外,该方案通过整合立即撤销和自动撤销以最大限度地减小授权撤销列表（ARL）的长度。仿真实验表明,当认证节点收到来自邻居节点的数据包达到一定数目时,该方案的能量耗费和认证总时间比利用WSN中传感器节点间的相互协作来加速vBNN-IBS的签名方案分别减少了41%和66%。     

一个新型的NTRU类数字签名方案

NTRU类数字签名方案的一个共同缺陷是签名值会泄露私钥的一些信息.针对这个缺陷,当前已经有若干有效攻击.该文提出一个新型的NTRU类数字签名方案.新方案具有与R-NSS相似的结构,但有若干新颖的设计.文中给出新方案的3个结果:(1)由公钥恢复出私钥的困难性基于若干格上的最小向量问题(SVP);(2)由公钥伪造签名的困难性等价于某个格上的最近向量问题(CVP);(3)每个签名值仍然会泄露私钥的一些信息,但无限制泄露的最终形式只是关于私钥的一组复杂的非线性方程.     

基于区块链技术的车联网高效匿名认证方案

针对车联网（IOV）中心化认证效率低和隐私保护差的问题，提出一种基于区块链技术的高效匿名认证方案。该方案基于IOV开放、自组织、快速移动的特点，利用区块链技术防篡改和分布式的特性来完成车辆临时身份的生成和区块链存储。车辆相互通信时，通过触发智能合约实现高效匿名的双向身份认证。实验结果表明，在认证效率上，与传统公钥基础设施（PKI）认证、假名授权身份认证相比，随着验证量的增加，所提方案的匿名身份认证的时延增长较慢，效率较高；在安全性能上，所提方案中存入区块链的临时身份具有不可篡改、不可否认、可追溯等特点。所提方案中，恶意车辆身份可回溯并进行权限控制，并且，公钥密码体制和数字签名技术保证了通信数据的保密性和完整性。     

一种防失效的WMN门限认证方案

典型的无线网状网门限认证方案存在客户端执行多次公钥加密使效率较低,不能实现客户端与接入点的双向认证。针对该问题,提出一个防失效的门限认证方案,采用改进的ECDSA签名、门限签名方法进行认证。结果证明,该方案客户端操作次数较少,能实现客户端、接入点与服务器之间的双向认证,有效防止服务器失效。     

基于区块链技术的车联网高效匿名认证方案

针对车联网（IOV）中心化认证效率低和隐私保护差的问题,提出一种基于区块链技术的高效匿名认证方案。该方案基于IOV开放、自组织、快速移动的特点,利用区块链技术防篡改和分布式的特性来完成车辆临时身份的生成和区块链存储。车辆相互通信时,通过触发智能合约实现高效匿名的双向身份认证。实验结果表明,在认证效率上,与传统公钥基础设施（PKI）认证、假名授权身份认证相比,随着验证量的增加,所提方案的匿名身份认证的时延增长较慢,效率较高;在安全性能上,所提方案中存入区块链的临时身份具有不可篡改、不可否认、可追溯等特点。所提方案中,恶意车辆身份可回溯并进行权限控制,并且,公钥密码体制和数字签名技术保证了通信数据的保密性和完整性。     

一种新的信息服务实体跨域认证模型

为解决基于身份的信息服务多信任域认证系统不能实现身份即时撤销的问题,提出了一种可撤销的身份签名方案。在SM9(国产标识密码)签名算法的基础上,引进一个安全仲裁来保管实体的部分私钥,通过终止安全仲裁给实体发送签名信令来撤销实体的签名能力,从而实现 身份 的即时撤销。在该方案的基础上,利用基于证书的公钥基础设施(PKI)与基于身份的密码体制(IBC)的组合应用优点,提出了一种新的信息服务实体跨域认证模型。该模型不仅具有灵活高效的认证特点,而且适合构建大规模信息服务实体的应用环境。同时,设计了一种跨域认证协议,实现了跨信任域的双向实体认证和密钥协商。分析结果表明,该协议具有较高的安全性及较少的通信量和计算量。