基于NTRU的单向抗合谋代理重加密方案

代理重加密方案中,一个半可信的代理使用重加密密钥将授权者公钥加密的密文转换成可用被授权者私钥解密的密文. Nunez等人首次提出了基于NTRU的代理重加密方案,但该方案是可以双向重加密的,且不能抗合谋攻击.本文设计一种新的重加密密钥生成算法,使得代理者不能与授权者或被授权者合谋获得另外一方的私钥,给出了基于NTRU的高效且能抗合谋攻击的代理重加密方案,支持单向重加密,并支持多跳性,并给出方案的详细设计和安全性证明.     

基于身份的组合公钥管理方案

基于椭圆曲线双线性对的特殊性质,设计一种基于身份的组合公钥密钥管理方案。该方案按照组合公钥中用户密钥生成用户公钥,简化了身份到椭圆曲线点群的映射。本方案解决了共谋攻击问题,并且解决了用户私钥安全分发的问题。     

基于组合公钥的用户公钥认证算法

为解决组合公钥算法中的共谋攻击问题及用户私钥托管问题,提出一种基于组合公钥的用户公钥认证算法。其中,密钥管理中心生成用户的签名公私钥矩阵,用户随机生成自己的公私钥对,密钥管理中心使用用户的签名私钥对用户的公钥进行签名。理论分析证明,该算法使用签名私钥矩阵代替单个的签名私钥,从而扩大了签名私钥的空间,增强了系统的安全性。     

一种基于CPK的数字签名方案

数字签名是一种身份认证技术,它在实现身份认证、数据完整性、不可抵赖性功能等方面都有着重要的应用.基于CPK组合公钥原理和椭圆曲线数字签名原理,提出了一种新的组合密钥生成映射算法和数字签名方案.新算法和方案提高了组合密钥和数字签名的生成速度,节约系统资源,具有一定的理论和应用价值.     

抗签名密钥泄露的可撤销无证书签名

当用户的私钥泄露或使用权限到期时,系统如何撤销该用户是亟待解决的问题.这一问题在传统公钥系统TPKC和基于身份的公钥系统IBC下已有解决方案,然而在无证书公钥系统中,这一问题至今没有得到很好的解决.我们知道,无证书公钥系统没有庞杂的证书库和密钥托管问题,只是算法的计算量稍有增加,是TPKC和IBC之外的一种较理想的公钥系统,所以对它的撤销机制的研究十分必要.设计了一种可撤销的无证书签名方案,基本原理是:系统定期地给每个未被撤销的用户生成新的时间密钥,并通过公共信道传输给用户.相比现有的Al-Riyami和Paterson的撤销机制而言,该方案更加高效.同时,新方案达到了抗签名密钥泄露的安全性,且签名密钥的长度非常短.在CDH困难性假设下,该方案是UF-CMA可证明安全的.     

基于区块链与国密SM9的抗恶意KGC无证书签名方案

无证书密码体制能同时解决证书管理和密钥托管问题,但其安全模型中总是假设TypeⅡ敌手（恶意密钥生成中心（KGC））不会发起公钥替换攻击,这一安全性假设在现实应用中具有一定的局限性。国密SM9签名方案是一种高效的标识密码方案,它采用了安全性好、运算速率高的R-ate双线性对,但需要KGC为用户生成和管理密钥,存在密钥托管问题。针对以上问题,基于区块链和国密 SM9 签名方案提出一种抗恶意KGC无证书签名方案。所提方案基于区块链的去中心化、不易篡改等特性,使用智能合约将用户秘密值对应的部分公钥记录在区块链上,在验签阶段,验证者通过调用智能合约查询用户公钥,从而保证用户公钥的真实性。用户私钥由KGC生成的部分私钥和用户自己随机选取的秘密值构成,用户仅在首次获取私钥时由KGC为其生成部分私钥来对其身份标识符背书。随后可以通过更改秘密值及其存证于区块链的部分公钥实现私钥的自主更新,在此过程中身份标识保持不变,为去中心化应用场景提供密钥管理解决方法。区块链依靠共识机制来保证分布式数据的一致性,用户部分公钥的变更日志存储在区块链中,基于区块链的可追溯性,可对恶意公钥替换攻击行为进行溯源,从而防止恶意KGC发起替换公钥攻击。基于实验仿真和安全性证明结果,所提方案签名与验签的总开销仅需7.4 ms,与同类无证书签名方案相比,所提方案能有效抵抗公钥替换攻击,且具有较高的运算效率。     

两个降低PKG信任级的基于身份的门限密码体制

在基于身份的公钥密码体制中PKG负责生成用户密钥,对PKG的信任级别过高,存在密钥托管问题.人们为解决此问题提出了很多方案但均有一定缺陷.Goyal提出了一种解决这类问题的新思路.基于该思路,提出了两种降低对私钥生成中心的信任级别的门限密码体制.在这两个体制中,利用了Goyal提出的基于身份的可追踪公钥加密体制的思想与公开可验证加密技术,有效解决了在基于身份的门限加密体制中,PKG对同一用户恶意生成多个私钥的追踪问题.对降低PKG信任级的基于身份的门限密码体制进行了形式化定义,并在所定义的形式化安全模型下证明了这两个方案可以对抗门限自适应选择密文攻击、密钥寻找攻击以及计算新密钥攻击.     

基于身份的无证书高效签名算法研究

为了提高网络认证效率和安全性,利用双线性对技术提出了一种基于身份的无证书高效签名算法.用户使用的私钥由密钥生成中心和自身共同决定,适用于对密钥生成中心不是非常信任的场合.同时用户一旦发现自身私钥泄漏,通过算法生成新的公钥并重新公布,防止黑客伪造签名,解决了密钥撤销问题.用户在不改变自身公钥的前提下,与其通信的服务器无需...     

普适计算环境中基于身份的密钥管理方案

针对普适环境中的密钥管理问题,利用椭圆曲线加法群设计了一种新的基于身份的密钥管理方案.新方案利用门限秘密共享机制构建了分布式密钥生成中心,并设计了私钥更新、主密钥分量更新和会话密钥协商策略.与现有基于身份密钥管理方案相比,新方案具有更强的安全性和更高的执行效率.     

基于身份的高效签密密钥封装方案

KEM-DEM 结构的混合密码体制是获得IND-CCA安全最实际有效的方法,传统的KEM由公钥加密方案实现,仅提供DEM使用的会话密钥的保密性安全.2005年Alexander等人将签密的概念与KEM-DEM结构的混合密码体制相结合,提出了Signcryption KEM-DEM结构的混合签密.其中Signcryption KEM是利用发送者私钥和接收者公钥共同生成会话密钥及其密钥封装.该方法可以使密钥封装同时具有保密安全性和不可伪造安全性.在基于身份密码体制上扩展了签密密钥封装的定义,结合Sakai-Kasahara私钥提取结构以及椭圆曲线上相关的困难问题给出了一个基于身份的签密密钥封装的实例方案,并在随机预言机模型下对该实例方案的安全性进行了证明.该方案具有ID-IND-CCA保密性安全和ID-UF-CMA不可伪造性安全.提出的实例方案在会话密钥封装阶段不需要进行对计算以及映射到点的Hash函数计算.通过有效的对优化计算和点压缩技术,本实例方案在具有高安全性的同时也具有执行性能上的优势.     

Public-key quantum digital signature scheme with one-time pad private-key

A quantum digital signature scheme is firstly proposed based on public-key quantum cryptosystem. In the scheme, the verification public-key is derived from the signer’s identity information (such as e-mail) on the foundation of identity-based encryption, and the signature private-key is generated by one-time pad (OTP) protocol. The public-key and private-key pair belongs to classical bits, but the signature cipher belongs to quantum qubits. After the signer announces the public-key and generates the final quantum signature, each verifier can verify publicly whether the signature is valid or not with the public-key and quantum digital digest. Analysis results show that the proposed scheme satisfies non-repudiation and unforgeability. Information-theoretic security of the scheme is ensured by quantum indistinguishability mechanics and OTP protocol. Based on the public-key cryptosystem, the proposed scheme is easier to be realized compared with other quantum signature schemes under current technical conditions.     

非双线性映射下一种实用的和可证明安全的IBE方案

根据MOV归约理论,采用双线性映射构造的基于身份加密方案使得该方案不具有椭圆曲线高效的优点.针对这一点,参考组合公钥体制提出了一种非双线性映射下可证明安全的基于身份加密方案,并且通过采用Katz-Wang的双公钥思想,使得该方案在随机预言机模型下的安全性证明中具有"紧"的归约.为了说明提出方案具有较好的实用性,分析了该方案的归约程度和执行效率.为了使提出方案在具有大量用户的系统中同样具有实用性,提出了多域基本模型.     

Bit-oriented quantum public-key encryption based on quantum perfect encryption

A bit-oriented quantum public-key encryption scheme is presented. We use Boolean functions as private-key and randomly changed pairs of quantum state and classical string as public-keys. Following the concept of quantum perfect encryption, we prepare the public-key with Hadamard transformation and Pauli transformation. The quantum part of public-keys is various with different classical strings. In contrast to the typical classical public-key scheme, one private-key in our scheme corresponds to an exponential number of public-keys. We investigate attack to the private-key and prove that the public-key is a totally mixed state. So the adversary cannot acquire any information about private-key from measurement of the public-key. Then, the attack to encryption is analyzed. Since the trace distance between two different ciphertexts is zero, the adversary cannot distinguish between the two ciphertext states and also obtains nothing about plaintext and private-key. Thus, we have the conclusion that the proposed scheme is information-theoretically secure under an attack of the private-key and encryption.     

标准模型下安全的基于身份的加密方案*

首先提出一个有效的多级基于身份的加密方案。在此基础上,结合强一次签名方案,构造一个具有较强安全性的基于身份的加密方案,并在标准模型下证明了方案的安全性可归约为双线性群中标准困难问题的难解性。该方案在自适应选择密文攻击下具有语义安全性,这是目前关于基于身份的加密方案最强的安全模型。     

Secure public-key encryption scheme without random oracles

Since the first practical and secure public-key encryption scheme without random oracles proposed by Cramer and Shoup in 1998, Cramer–Shoup’s scheme and its variants remained the only practical and secure public-key encryption scheme without random oracles until 2004. In 2004, Canetti et al. proposed a generic transformation from a selective identity-based encryption scheme to a public-key encryption by adding a one-time strongly signature scheme. Since then, some transformation techniques from a selective identity-based encryption scheme to a public-key encryption have been proposed to enhance the computational efficiency, for example, Boneh–Katz’s construction and Boyen–Mei–Waters’ scheme. These transformations have either traded-off the publicly verifiable properties or tightness of security reduction. In 2007, Zhang proposed another generic transformation by adding Chameleon hash functions. In this paper, we introduce another technique from the Boneh–Boyen’s selective identity-based encryption scheme to a public-key encryption which is publicly verifiable and is slightly more efficient than Zhang’s transformation. The proposed public-key encryption scheme is based on the decisional bilinear Diffie–Hellman assumption and the target collision resistant hash functions.     

标准模型下选择密文安全的基于身份加密方案

Waters在欧密2005上提出的基于身份加密方案是选择明文安全的,这就使得该方案很难应用于一些安全性要求较高的环境中。针对这一问题,设计了一个标准模型下选择密文安全的基于身份的加密扩展方案。该扩展方案基于Waters的方案,其密文中增加一个附加信息,而扩展方案是选择密文安全的,所以解决了Waters方案仅达到选择明文安全的问题。在标准模型下,扩展方案的安全性归约为判定性双线性Diffie-Hellman困难假设。安全性分析表明,扩展方案抵抗自适应选择密文攻击是不可区分的。     

一种基于商密SM9的高效标识广播加密方案

广播加密允许发送者为一组指定的用户同时加密数据,并通过公开信道传输密文.只有加密时指定的授权用户才能正确解密,非授权用户即使合谋也无法获得明文数据.得益于这些优点,广播加密被广泛用在云计算、物联网等应用中,实现多用户数据共享和秘密分享.SM9标识加密算法是我国自主设计的商用密码,用于数据加密,保护数据隐私,但只适用于单用户的情形.本文结合我国商密SM9标识加密算法和广播加密,利用双线性对技术设计了第一个基于SM9的标识广播加密方案.方案的构造思想借鉴Delerablée标识广播加密方案(Asiacrypt 2007).所提方案中密文和用户私钥的长度是固定的,与接收者数量无关.密文由三个元素构成,用户私钥只包含一个群元素.与SM9标识加密算法相比,密文长度只增加了一个群元素.本文给出了标识广播加密的形式化定义和安全模型,并在随机谕言模型中证明了方案能够抵抗静态选择明文攻击.方案的安全性分析基于q-type的GDDHE困难问题假设.理论分析和实验仿真显示,方案的计算开销和通信开销与目前国际主流的标识广播加密方案相当.     

一种基于身份的认证加密新方案

将传统的对称加密方法与基于身份的公钥加密系统相结合，设计了一种基于身份的认证加密方案，该方案用椭圆曲线上的双线性映射构造，其安全性基于双线性的计算Diffie-Hellman假设和单向的Hash函数。与以往的文献中基于身份的公钥加密方法相比，该方案系统初始化简单、加密/解密效率高，具有较低的通信成本。     

无高斯噪声的全同态加密方案

基于带舍入学习（LWR）问题,一个分级全同态加密方案最近被提出。LWR问题是带误差学习（LWE）问题的变型,但它省掉了代价高昂的高斯噪声抽样,因此与现有基于LWE问题的全同态加密方案相比,该基于LWR问题的全同态加密方案具有更高的计算效率。然而,该基于LWR问题的全同态加密方案在同态运算时需要输入用户的运算密钥。因此,基于LWR问题构造了一个新的分级全同态加密方案,该方案在同态运算时不需要输入用户的运算密钥。鉴于所提方案可应用于构造基于身份的全同态加密方案、基于属性的全同态加密方案等,它具有比最近所提出的基于LWR问题的全同态加密方案更广泛的应用场景。     

On private-key encryption using product codes

In this paper, we analyze the security of J. and R.M. Campello de Souza's private-key encryption scheme, which is based on the product codes with the capability of correcting a special type of structured errors. According to our cryptanalysis, we show that J. and R.M. Campello de Souza's scheme is insecure against chosen-plaintext attacks. A secure modified scheme is consequently proposed to enhance the security. In addition, we propose a modification of the proposed scheme which provides joint error correction and encryption.