基于异构密码系统的混合群组签密方案

群组签密既能实现群组签名,又能实现群组加密,但是现有的群组签密方案的发送者和接收者基本上在同一个密码系统中,不能满足现实环境的需求,而且基本上采用的是公钥加密技术,公钥加密技术在加密长消息时效率较低。因此该文提出由基于身份的密码体制(IBC)到无证书密码体制(CLC)的异构密码系统的混合群组签密方案。在该方案中,私钥生成器(PKG)和密钥生成中心(KGC)能够分别在IBC密码体制和CLC密码体制中产生自己的系统主密钥;而且群组成员只有协作才能解签密,提高了方案的安全性;同时在无需更换群组公钥和其他成员私钥的情况下,用户可以动态地加入该群组。所提方案采用了混合签密,具有可加密任意长消息的能力。在随机预言模型下,证明了该文方案在计算Diffie-hellman困难问题下具有保密性和不可伪造性。通过理论和数值实验分析表明该方案具有更高的效率和可行性。

     

异构双向签密方案的安全性分析和改进

异构签密可以保证异构密码系统之间数据的机密性和不可伪造性。2016年,刘景伟等人提出了传统公钥密码和无证书公钥密码之间的PCHS和CPHS双向异构签密方案。但是,经过分析,发现PCHS方案和CPHS方案均不安全。首先描述了第2类敌手对两个方案的攻击过程,其次分析了两个方案存在第2类敌手攻击的原因,最后对PCHS方案和CPHS方案进行改进。改进方案克服了原方案的安全性问题,保证了传统公钥密码和无证书公钥密码环境之间数据的安全传输。     

两种签密方案的安全性分析及改进

签密是能够在同一算法中提供认证性和机密性的密码方案,而所需要的计算量、通信成本和密文长度比先签名后加密的分开来实现要低,有较多的实际应用需求。多签密方案是多个签密者对同一明文执行签密操作。该文分析了两个签密方案：Li等(2006)提出的签密方案和Zhang等(2008)提出的多签密方案,并通过选择明文攻击证明二者不能不具有语义安全性,并在此基础上提出了改进的方案,采用隐藏消息明文方法抵抗选择明文攻击,采用多签密成员签名认证的方法防止多成员签密密文被篡改,可抵抗选择明文攻击和选择身份攻击,达到语义安全性。     

一种可证安全的异构聚合签密方案

异构签密可实现不同安全域之间数据通信的机密性、认证性和不可伪造性。分析现有的异构签密方案,发现它们仅是针对单个消息而设计的,计算效率普遍较低,不适合大数据环境下的网络通信系统。该文提出一个异构的聚合签密方案,该方案不但可以实现单个消息的签密验证,而且可以实现多个消息的聚合验证,并且验证需要的双线性对个数固定,与所签密消息的个数无关。同时,在随机预言模型下,证明了方案的机密性和不可伪造性分别基于q双线性Diffie-Hellman逆问题和离散对数问题。数值结果表明,该方案与现有方案相比在计算效率和传输效率上有着极大的提高。     

异构系统下的双向签密方案

在过去的研究中,人们通常假设通信双方都处在同一个公钥密码体制环境中,但随着科技的发展和网络的普及,不同的地区可能采用不同的公钥密码体制。为了解决异构系统之间的通信安全问题,该文提出两种在公共密钥基础设施(PKI)和无证书公钥密码体制(CLC)下安全通信的异构签密方案。同时在双线性Diffie-Hellman问题(BDHP)和计算性Diffie-Hellman问题(CDHP)的难解性下,所提方案在随机预言模型中具有自适应选择密文攻击下的不可区分性(IND-CCA2)和自适应选择消息攻击下的不可伪造性(EUF-CMA)。     

新的具有隐私保护功能的异构聚合签密方案

异构聚合签密方案不仅可以保证异构密码系统之间数据的机密性和不可伪造性,而且可以提供多个密文批量验证。该文分析了一个具有隐私保护功能的异构聚合签密方案的安全性,指出该方案不能抵挡恶意密钥生成中心(KGC)攻击,恶意KGC可以伪造有效的单密文和聚合密文。为了提高原方案的安全性,该文提出一种新的具有隐私保护功能的异构聚合签密方案。该方案克服了原方案存在的安全性问题,实现了无证书密码环境到身份密码环境之间的数据安全传输,在随机预言机模型下证明新方案的安全性。效率分析表明新方案与原方案效率相当。     

一种可证安全的PKI和IBC双向匿名异构签密方案的改进

异构签密可以保证异构密码系统之间数据的机密性和不可伪造性。该文分析了一个传统公钥密码(PKI)和身份密码(IBC)之间的PKI→IBC和IBC→PKI双向匿名异构签密方案的安全性,指出PKI→IBC方案和IBC→PKI方案均不能抵挡敌手攻击,敌手在获取密文前提下均可解密密文。为了增强安全性,该文提出一个改进的PKI→IBC和IBC→PKI方案,并在随机预言模型下基于计算性Diffie-Hellman困难问题和双线性Diffie-Hellman困难问题证明新方案满足机密性与不可伪造性。同时效率分析表明,所提方案具有更高的通信效率。     

可证安全的IDPKC-to-CLPKC异构签密方案

为了保证异构网络中消息的机密性和认证性,该文定义了身份公钥密码IDPKC到无证书公钥密码CLPKC异构签密模型,并提出具体的IDPKC-to-CLPKC异构签密方案。方案中双方密码系统参数相互独立,能够满足实际应用需求。在随机预言模型下,基于GBDH, CDH和q-SDH困难假设,证明方案满足IDPKC-to-CLPKC异构签密的机密性和不可伪造性。同时,该方案满足匿名性,通过密文无法判断发送方和接收方的身份,可以有效保护双方的身份隐私。     

对一个匿名多接收者签密方案的安全性分析与改进

2011年,庞等人利用拉格朗日插值多项式方法构造了一个新的基于身份的多接收者匿名签密方案,并声称在其方案中任何攻击者或合法接收者都无法获取其他合法接收者的身份信息,从而能够保护接收者隐私.本文对庞等人的多接收者签密方案进行安全性分析,发现其方案中任何接收者对于其他接收者都无法实现匿名.同时,本文在其方案基础上进行改进,提出了一种改进方案,以弥补其安全缺陷.最后在随机预言模型下,对改进方案的正确性和接收者匿名性进行了证明.     

标准模型下高效的异构签密方案

异构签密方案能够为不同安全域之间的数据通信提供机密性和认证性。分析现有的异构签密方案,都是在随机预言模型下可证安全的。基于此,该文提出一个在标准模型下从基于身份的密码到传统公钥设施的签密方案,利用计算Diffie-Hellman问题和判定双线性Diffie-Hellman问题的困难性,对该方案的机密性和不可伪造性进行了证明。通过理论和实验分析,该方案在计算成本和通信成本方面具有更高的效率。     

匿名CLPKC-TPKI异构签密方案

异构签密可以保证不同公钥密码系统之间数据传输的机密性和不可伪造性。本文定义了从无证书公钥密码环境到传统公钥密码环境（CLPKC→TPKI）异构签密方案的形式化模型,并利用双线性对提出了一个CLPKC→TPKI异构签密方案。在随机预言模型下,基于计算Diffie-Hellman和修改逆计算Diffie-Hellman困难假设,证明方案满足内部安全的机密性和不可伪造性。同时,方案满足密文匿名性,可以有效地保护收发双方的身份隐私。方案使用不同的密码系统参数,更接近于实际应用环境。与已有异构签密方案相比,方案的效率较高,适合于收发双方身份保密和带宽受限的应用需求。     

一种面向群组通信的通用门限签密方案

基于椭圆曲线密码体制和Schnorr数字签名体制,建立了一个同时具有(t,n)门限签密和(k,l)共享验证功能的通用门限方案.该方案克服了Wang等人方案的安全缺陷和Hsu等人方案的弱点;以较小的通信代价和高效的运算在群组通信中实现了保密性和认证性;在不暴露接收组的私钥和消息m的情况下,利用公开验证功能实现了发送方的不可抵赖性;另外,该方案还可以防止消息的猜测攻击,从而实现了语义安全性.     

无证书公钥密码体制→传统公钥基础设施异构环境下部分盲签密方案

该文提出在无证书公钥密码体制(CLPKC)和传统公共密钥基础设施体制(TPKI)下部分盲签密方案的形式化定义,并在此基础上提出一个在CLPKC-TPKI环境下具有双线性对的部分盲签密方案。依据随机预言模型,计算Diffie-Hellman困难问题(CDHP)和修改逆计算Diffie-Hellman困难问题(MICDHP)假设,使得方案在异构环境下满足不可伪造性、机密性、部分盲性、不可跟踪性、不可否认性等性质。最后和相关方案进行了比较分析,该文方案在增加了盲性同时并未显著增加计算量的开销。     

签密的仲裁安全与仲裁安全的签密方案

签密能高效地同时完成数据加密与认证,可用于设计紧凑的安全通信协议.签密中的仲裁机制用于保护签密的不可抵赖性,但同时用于仲裁的信息可能危及协议安全.本文指出签密仲裁中存在仲裁者解密攻击和仲裁机制无法保护明文完整性两种安全隐患,归纳其原因并指出解决方法.提出一个可安全仲裁的安全混合签密方案SASC,并在随机预言机模型下证明SASC方案具有IND-CCA2和UF-CMA安全性;SASC基于明文仲裁,不仅能维护明完整性而且能抵抗仲裁者解密攻击.SASC方案不增加计算量和通信量,且对明文的长度没有限制.     

可证安全的传统公钥密码-无证书公钥密码异构聚合签密方案

异构签密可以保证异构密码系统之间数据的机密性和不可伪造性。分析现有的异构签密方案,发现它们只针对单个消息,无法实现批验证。聚合签密能够把不同用户对多个消息产生的签密密文同时发送给接收者,而且可以提供批量验证,降低验证开销。该文提出一个传统公钥密码-无证书公钥密码异构聚合签密方案,该方案不仅能够保证传统公钥密码(TPKI)和无证书公钥密码(CLPKC)系统间通信的机密性和认证性,而且聚合验证时不需要双线性对。在随机预言模型下,基于间隙双线性Diffie-Hellman困难问题、计算Diffie-Hellman困难问题和离散对数问题,证明该方案满足自适应性选择密文攻击下的不可区分性和自适应选择消息下的不可伪造性。     

基于身份的多接收者匿名签密改进方案

对庞等提出的首个考虑发送者和接收者双重匿名性的基于身份的多接收者匿名签密方案进行安全性分析,结果表明该方案不满足选择密文攻击下的密文不可区分性,在现有安全模型下,攻击者可以区分不同消息的签密密文。提出一个在随机预言模型下选定身份安全的改进方案,新方案在CDH和Gap-BDH困难问题假设下分别满足密文的存在不可伪造性和不可区分性。     

一种基于身份的环签密方案

使用威尔配对,本文提出了一种基于身份的环签密方案,给出了具体的算法.该方案能够使消息的发送者以一种完全匿名的方式发送消息,并且同时实现保密性和认证性两种功能.我们证明了在决策双线性Diffie-Hellman问题难解的假设下,新提出的方案对自适应选择密文攻击是安全的.与传统的先签名后加密的方案相比,本方案中密文长度有了明显的降低,在低带宽的要求下更加可行.     

具有内部安全性的常数对无证书聚合签密方案

聚合签密不仅能够减少密文的验证计算量,而且能够保证数据的机密性和认证性。该文分析刘等人(2016)提出的无证书聚合签密(CLASC)方案,指出第2类攻击者可以伪造密文,刘方案不满足适应性选择密文攻击的不可区分性和适应性选择消息攻击的不可伪造性。为了提升CLASC方案的安全级别和聚合验证效率,该文提出CLASC的内部安全模型和具有内部安全性的CLASC方案。该方案聚合验证密文只需要3个双线性对,与现有同类方案相比,具有较高的验证效率。基于计算Diffie-Hellman困难假设,证明新方案在随机预言模型下,满足CLASC内部安全模型下的机密性和不可伪造性。     

基于ID的新签密方案的安全性分析

签密作为一种新的密码学构件,能够同时实现数字签名和消息加密两项功能,比先签名后加密的常规做法更为有效。近来,Nalla和Reddy利用Wei配对技术提出了一种新的基于身份(ID)的签密方案,并声称该方案是安全有效的。然而,本文指出:Nalla和Reddy的签密方案对于联合伪造攻击是脆弱的。基于本文的攻击方法:任何两个签名者均可成功地进行联合伪造签密,并使得权威机构都无法区分。     

一种基于环上LWE的广义签密方案

广义签密可以灵活地工作在签密、签名和加密三种模式,具有很强的实用性.本文结合基于格的签名方案和密钥交换协议,构造了一个无陷门的广义签密方案.方案构造中引入了区分函数,根据输入的发送方与接收方密钥情况来自动识别加密、签名和签密三种模式,保障了算法在这三种工作模式下的优美对称性.基于环上判定性LWE问题,并借鉴FO13的方...