新的NTRU格上抗量子攻击的群签名方案

分析以往基于格的群签名方案,虽能有效抵抗量子攻击,但都存在计算复杂度高、通信代价大和系统公钥尺寸过大的弱点,而NRTU格是一类基于多项式环的特殊格,因只涉及多项式环上的乘法和小整数求模运算,与一般格相比,NTRU格密码体制所需公私钥长度更短,运算速度更快。方案中使用NTRU格上高效的参数生成算法,构建了一个新的基于NTRU格的群签名方案,缩短了系统公钥长度,且系统公钥、追踪密钥和签名密钥之间可并行计算,使得计算效率更高,降低了通信代价。方案安全性归约至判定性LWE问题和近似CVP问题的难解性,并给出方案详细的效率分析。     

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。     

一种高效的基于身份的代理环签名方案

基于身份和双线性对技术,采用Waters的密钥构造方法,提出了一个高效的基于身份的代理环签名方案,能够严格满足代理环签名的安全特性。在进行签名时,不需要进行双线性对运算,仅在签名验证时,需要进行2次双线性对运算。与现有的知名方案相比,签名效率更高。     

一个无证书的环代理签名方案

无证书公钥密码体制既简化了传统公钥密码体制负担过重的密钥管理问题,又消除了基于身份的公钥密码体制所固有的密钥托管缺陷.基于无证书公钥密码体制提出一个高效的环代理签名方案,其成员私钥不再由密钥生成中心KGC单独产生,而由KGC和用户合作生成.安全性和有效性分析比较,该方案既具有环签名的无条件匿名性,原始签名人能匿名授权代理权限,又满足强代理签名的所有安全特性,能够有效抵制KGC的强伪造攻击;其环代理授权过程,不需要双线性对运算且标量乘运算代价较现有最优方案减少了一半,其效率具有明显优势,适用于需要匿名性且带宽受限的场合.     

理想格上基于身份的代理签名

由于信息化地快速发展,代理签名在电子认证方面越来越重要,现有的代理签名技术大多是基于双线性对,但其在量子攻击下不安全,所以出现了一系列基于格上的代理签名方案,而这类方案中一个明显的问题是密钥和签名的尺寸过大。新方案利用理想格上的特殊结构和格上的陷门生成算法、原像取样算法、陷门委托算法,提出拥有相对较短的密钥和签名的代理签名方案。该方案证明了授权方式的不可伪造性,基于环上的SIS(Small Integer Solution)问题的困难性证明了在选择身份和固定选择消息攻击下强不可伪造性。与现有的方案相比,该方案的授权方式更简单,并且密钥和签名大小相对变小,从而提高了运行效率。     

一种基于身份的高效环签名方案

通过巧妙设置公共参数,提出一种新的基于身份的高效环签名方案,利用签名参数和身份的线性关系减少验证时双线性对的个数.在标准模型下证明其能抵抗签名伪造攻击,且具有无条件匿名性.与现有标准模型下基于身份的环签名方案相比,对于n个成员的环,签名验证仅需要2个双线性对运算,因此签名验证效率有很大提高.     

基于身份的无可信中心门限环签名方案

已有的多数基于身份的门限环签名方案不能克服密钥托管问题,而能克服密钥托管问题的基于身份的无可信中心签名方案存在效率不高的缺陷。该文利用分布式秘密共享思想和双线性对,提出一个有效的基于身份的无可信中心门限环签名方案。该方案能保证不诚实的PKG无法伪造环签名,有效避免了密钥托管问题。同时该方案只需要2次对运算,比已有的门限环签名方案和无可信中心的基于身份的签名方案效率更高。     

基于无证书环签名的虚拟机可信证明方案

由于虚拟环境的复杂性和动态性,使用传统方法证明其安全状态时会出现运算效率低下的情况;而环签名具有运算效率高、匿名性强的特点,利用无证书公钥系统可解决密钥管理问题。为此,提出一种采用无证书环签名机制的虚拟机可信证明方案。私钥生成中心（PKG）验证平台物理环境的状态可信后,由PKG和虚拟可信平台模块（vTPM）管理器利用无证书算法共同生成vTPM签名密钥,虚拟机对外证明时采用环签名机制,将证明者的信息隐藏在环成员列表中,从而实现虚拟机对外的匿名身份证明和状态证明。在完成证明准备工作后,虚拟机不需要在每次证明和迁移时重复生成虚拟身份证明密钥（vAIK）证书,因此大大提高了证明效率;另外方案具有很强的安全性和匿名性,适用于虚拟机数量巨大的云计算环境。     

两种无证书代理签名的密码学分析及改进

为了降低计算开销,许春根提出一种无对运算的无证书代理签名方案;张俊茸提出一种无证书代理环签名方案,融合了无证书密码体制、代理签名和环签名的优点。分析指出,许春根方案的代理密钥产生算法存在严重缺陷,致使代理人无法进行有效签名;张俊茸方案存在原始签名人密钥泄露及仿冒授权攻击、公钥替换攻击和匿名性缺陷。针对上述问题,提出了改进方案,弥补了已有方案的安全缺陷,且计算性能较优。     

格上的简短可链接环签名

可链接环签名可防止区块链中的双花攻击,基于格的签名可抵抗量子攻击,但已有格基可链接环签名的大小随环成员的增多而增大。针对该问题,提出了一种格上的简短可链接环签名方案。该方案用队列实现了向量数制的特殊转换,利用格上的累加器对环成员的公钥进行累加,使得签名大小不会随环成员的增多而增大;利用拒绝采样定理,构造出格上的知识证明签名,在防止签名私钥泄露的同时,提高了计算效率。在随机预言机模型下,证明了方案具有不可伪造性、匿名性、可链接性。性能分析与实验评估表明,所提方案节省了时间开销和存储开销,且随着环成员的增多签名大小固定不变。     

Efficient forward secure identity-based shorter signature from lattice

All regular cryptographic schemes rely on the security of the secret key. However, with the explosive use of some relatively insecure mobile devices, the key exposure problem has become more aggravated. In this paper, we propose an efficient forward secure identity-based signature (FSIBS) scheme from lattice assumption, with its security based on the small integer solution problem (SIS) in the random oracle model. Our scheme can guarantee the unforgeability of the past signatures even if the current signing secret key is revealed. Moreover, the signature size and the secret key size of our scheme are unchanged and much shorter. To the best of our knowledge, our construction is the first FSIBS scheme based on lattice which can resist quantum attack. Furthermore, we extend our FSIBS scheme to a forward secure identity-based signature scheme in the standard model.     

一种混合多变量签名方案

RGB（Red-Green-Blue）方案是一个可以抵抗已知代数攻击的混合多变量签名方案,但是同其他多变量公钥方案一样,它也具有公钥量大的缺点.针对RGB方案这一不足,本文采用循环公钥的思想对RGB方案进行优化,提出了一个新的方案——CyclicRGB混合多变量签名方案.与RGB方案相比较,CyclicRGB方案在降低公钥大小的同时,还具有更快的签名验证.通过本文方案和RGB方案的实验比较,结果表明本文方案的公钥大小约为RGB方案公钥大小的40%,CyclicRGB方案签名验证所需时间为RGB方案签名验证所需时间的60%.     

分布式无中心授权的属性基可变门限环签名

基于属性的环签名具有表达能力强、使用灵活、便于隐匿签名者身份等优点,因此逐渐成为相关领域的研究热点.分析结果表明,现有方案大多无法同时具备无条件强匿名性和抗合谋攻击性,并且存在属性密钥托管、签名门限固定、验证效率低下等问题.针对上述不足,首先给出分布式属性基门限环签名方案的形式化定义和安全模型,然后提出一个分布式无中心授权的属性基可变门限环签名方案.该方案采用分布式密钥生成协议,分散了属性授权机构权限,解决了属性密钥托管问题;通过在属性密钥中嵌入用户身份标识,在签名中引入用户身份模糊因子的方式,使该方案同时具备无条件强匿名性和抗合谋攻击性.另外,提出了一种适用于该方案的批验证算法,能够将验证计算量由nO（·）降为O（·）+n（其中,n为待验证签名的数量）,有效提高了验证效率.在随机预言机模型和CDH困难问题假设下,该方案被证明在适应性选择消息和断言攻击下是存在性不可伪造的,并且能够抵抗由拥有互补属性集合的恶意成员发动合谋攻击.     

紧凑的Aigis-sig数字签名方案软硬件协同实现方法

基于理想格构造的 Aigis-sig 数字签名方案具有实现效率高、签名长度短、抗量子攻击等优势。针对Aigis-sig方案,构造了一种改进的模乘计算元件,设计了一种基于快速数论变换（NTT）算法实现环上多项式运算的紧凑硬件架构;同时以此架构为基础,提出了Aigis-sig数字签名方案的FPGA软硬件协同实现方法。实验表明,在Xilinx Zynq-7000 SoC平台上,CPU频率和硬件频率分别设置为666.66 MHz和150 MHz时,该实现方案相较于纯软件实现,签名阶段和验签阶段分别取得约26%和17%的性能提升。     

基于高斯抽样算法的NTRU类数字签名方案

针对NTRU类数字签名方案的签名值会泄露私钥的部分信息等问题,提出一种NTRU类数字签名方案。该方案通过私钥生成循环格,采用格上高斯抽样算法在此循环格上找出与杂凑后消息最近的向量作为消息的签名值。与现有的方案相比,该方案在保持签名和验证过程效率的同时,安全性方面具有2个新的性质：(1)由公钥伪造签名的困难性是基于循环格上的最近向量问题;(2)由新方案生成的大量签名值在空间分布呈球形,不泄露私钥的任何信息。     

高效的无证书环签名方案

研究新兴密码体制下的环签名问题。鉴于环签名应用的实际情况,利用双线性映射给出一个在强安全模型下可证安全的无证书环签名方案。在确定的匿名全集下,该方案在签名和验证阶段只需一个双线性运算。分析显示该方案满足环签名的各种安全性要求,它的安全性基于计算Diffie-Hellman问题的困难性,可广泛地应用于电子选举、电子拍卖等方面。     

基于身份和双线性对的代理环签名方案

本文提出了一种基于身份和双线性对的代理环签名方案,该方案能够有效地防止授权人冒充代理签名者对消息进行签名,从而代理人的利益得到了很好的保护。它综合了代理签名和环签名的优点,通过引入双线性对节省了计算开销,提高了方案的执行效率。与Zhang提出的代理环签名方案相比,我们的方案将签名验证过程中所需的双线性对计算量由O(n)降低到O(1),计算效率更高。此外,本方案还提供了不可否认服务,较好地满足了代理环签名的安全需求。