基于NTRU的全同态加密方案

本文提出一种基于公钥密码体制（Number Theory Research Unit,NTRU）选择明文攻击（Chosen Plaintext Attack,CPA）可证明安全的全同态加密方案.首先,对NTRU的密钥生成算法进行改进,通过格上的高斯抽象算法生成密钥对,避免了有效的格攻击,同时,没有改变密钥的分布.然后,基于改进的NTRU加密算法,利用Flattening技术,构造了一个全同态加密体制,并在标准模型下证明方案是选择明文攻击不可区分性IND-CPA安全的.     

格上基于身份的增量签名方案

将基于身份的密码学思想应用于增量签名中,提出了基于身份的增量签名概念,并基于格上困难问题设计了一种基于身份的增量签名方案.在标准的小整数解困难假设下,所提方案在标准模型下满足适应性选择身份和选择消息攻击下的不可伪造性.理论分析和实验结果表明,所提增量签名算法比标准签名算法具有更高的计算效率.     

无双线性对的基于身份的在线/离线门限签名方案

为了减少公钥密码体制中证书管理带来的开销和提高在线/离线门限签名方案的性能,利用分布式密钥生成协议和可验证秘密共享协议,提出了一种基于身份的在线/离线门限签名方案,并在离散对数假设下证明了新方案满足顽健性和不可伪造性。分析结果表明,新方案避免了传统公钥证书的管理问题和复杂的双线性对运算,大大降低了离线门限签名算法和签名验证算法的计算复杂度,在效率上优于已有的在线/离线门限签名方案。     

基于R-LWE问题的新型NTRU加密方案

针对NTRU加密方案没有安全性证明的缺点,基于环上差错学习(R-LWE)问题给出了一个在标准模型下可证明安全的NTRU加密方案。新方案首先对NTRU的环结构进行适当的修改,然后通过格上高斯抽样算法生成密钥对,最后基于R-LWE问题对加密过程进行了改进,改进后的NTRU加密方案实现了在标准模型下语义不可区分的选择明文攻击安全性。     

一种适合资源受限设备的Falcon实现

Falcon是通过NIST第一轮筛选的唯一的基于NTRU格的签名方案.相较于其它的签名设计,Falcon的公钥长度和签名长度都较短,可有效降低通信的复杂度.它的劣势在于算法设计复杂,特别是其中的密钥生成算法和快速傅里叶采样算法难以理解且需要精细实现.本文分析了在内存资源受限的设备中实现Falcon签名方案的可行性,经过优化后,运行Falcon签名算法需要的动态内存降低到参考实现的37%.采用本文提出的实现方法,则签名需要334.7 ms,签名验证需要6.16 ms.     

基于NTRU的多密钥同态代理重加密方案及其应用

为了提高同态加密算法在多用户云计算场景下的实用性,构造了一个基于NTRU的多密钥同态代理重加密方案.首先利用密文扩张思想提出了一种新的NTRU型多密钥同态密文形式,并基于此设计了相应的同态运算和重线性化过程,从而形成一个支持分布式解密的NTRU型多密钥同态加密方案;然后借助于密钥交换思想设计了重加密密钥和重加密过程,将...     

FatSeal:一种基于格的高效签名算法

当前基于格设计的能够抵抗量子计算机攻击的签名方案是基于数论难题的传统签名方案的热门候选替代。通过Fiat-Shamir变换以及拒绝采样技术构造格签名是一种重要方法,共有5个格签名方案提交到美国国家标准与技术局的后量子算法项目中,基于Fiat-Shamir变换进行设计的有两个方案。其中Dilithium是基于模错误学习(MLWE)问题构造的Fiat Shamir签名,它的一个特性是在签名算法中使用了高效简洁的均匀采样。Dilithium签名方案构造在一般格上,为了获得更紧凑的公钥尺寸,Dilithium对公钥进行了压缩。另一方面,NTRU格上的密码方案比一般格上的密码方案在效率和参数尺寸上有更大的优势,该文给出了Dilithium签名在NTRU格上的一个高效变种方案,在继承Dilithium简洁设计的基础上,综合了NTRU和拒绝采样的技术优势而无需额外的压缩处理,进一步提升了基于格的Fiat-Shamir签名的效率。     

安全的无可信PKG的部分盲签名方案

利用gap Diffie-Hellman(GDH)群,在部分盲签名机制的基础上,提出了一个有效的基于身份的无可信私钥生成中心(PKG,private key generator)的部分盲签名方案.方案中PKG不能够伪造合法用户的签名,因为它只能生成一部分私钥.在随机预言模型下,新方案能抵抗适应性选择消息攻击和身份攻击下的存在性伪造,其安全性依赖于CDHP问题.该方案满足正确性和部分盲性,与Chow方案相比具有较高的效率.     

一种基于整数多项式环上的非对称全同态加密方案

大数据时代下用户数据的隐私安全面临着重大威胁。全同态加密因其满足云计算安全性需求的特性日益受到重视,所以同态加密算法成为保护云端数据的一种有效手段。基于整数多项式环构建了一种非对称的全同态加密方案,其中,包括密钥生成算法、加密算法、解密算法、重加密算法、解密正确性证明以及同态性证明。该方案运行一次KeyGen算法生成一次参数,即可以对批量的明文进行加密运算,也可以对批量的密文进行同态运算,加密效率和同态计算效率高,且该方案的安全性基于近似最大公约数问题。     

基于可信平台模（TPCM）的盲签名方案

针对基于身份的盲签名过程中PKG密钥泄露问题,提出了基于可信平台控制模块的盲签名方案,该方案中签名信息对签名者不可见,无法追踪签名信息。盲签名方案采用可信的秘密共享分配中心(SDC, share distribution center)和TPCM合作生成用户的签名密钥,不单独产生用户私有密钥,解决了用户的密钥托管问题,可以有效地防止用户的密钥泄露,保护了用户的匿名性和签名的不可追踪。最后在随机语言机模型下证明了该方案的安全性,与传统的盲签名方案对比,本方案计算效率较高。     

一种NTRU格上基于身份全同态加密体制设计

全同态加密可以用来解决云计算环境中的隐私保护问题,然而现有体制具有系统参数大、效率低的缺点.针对现有攻击技术,首先设计了一种高效的NTRU格上的基于身份公钥加密体制,无需借助额外的安全性假设,具有更高的安全性和更小的系统参数.之后,基于近似特征向量技术,构造了一种高效的全同态加密转化方式.通过将以上两种方法结合,给出了一种高效的基于身份全同态加密体制.和现有体制相比,除了不需要计算密钥、实现了真正意义上的基于身份特性以外,还减小了密钥、密文尺寸,提高了计算和传输效率.     

Efficient identity-based fully homomorphic encryption over NTRU

Fully homomorphic encryption is the best solution for solving privacy concerns for data over cloud so far,while large public key size is a general shortcoming for existing schemes.First,by introducing the concept of Kullback-Leibler divergence,an identity-based public key scheme over NTRU lattice with modified ciphertext form was proposed.Analysis on parameter setting showed its small key size and ciphertext size,and experiments revealed its high computational efficiency.Second,with the idea of approximate eigenvector,an improved method to convert the scheme into an identity-based fully homomorphic encryption one was put forward to further reduce ciphertext size.Compared with existing schemes,the converted scheme not only abandons evaluation keys to make it fully identity-based,but also has smaller keys and ciphertext,which results in higher computational and transmission efficiency.     

Novel identity-based fully homomorphic encryption scheme from lattice

The previous identity-based homomorphic encryption schemes from lattice was analyzed.That the high complexity in previous schemes was mainly caused by trapdoor generation and preimage sampling was pointed out.A new solution was proposed.A novel identity-based encryption scheme from lattice by combining new trapdoor function and dual-LWE algorithm organically was constructed,and it was transformed to an identity-based fully homomorphic encryption scheme from lattice by employing the idea of eigenvector.Comparative analysis shows that the scheme’s complexity of trapdoor generation has a significant reduction,the complexity of preimage sampling has a nearly three-fold reduction,and the SIVP approximation factor has a $\sqrt{m}$ times reduction.The security of the proposed scheme strictly reduces to the hardness of decisional learning with errors problem in the standard model.     

对一个格基身份签名方案的分析和改进

首先分析了Liu等人2013年给出的一个格基身份签名（IBS）方案在安全性证明中存在的问题,进而说明方案的证明达不到作者所宣称的选择身份和自适应选择消息攻击下的强不可伪造性。其次,使用Boyen10签名技术（PKC 2010）对此方案中签名算法进行改进,并在标准模型下证明了改进方案在选择身份和自适应选择消息攻击下具有强不可伪造性的安全性质。另外,对比分析了改进的方案和其他IBS方案的效率和安全性。     

Revocable identity-based proxy re-signature scheme in the standard model

User revocation is necessary to the practical application of identity-based proxy re-signature scheme.To solve the problem that the existing identity-based proxy re-signature schemes cannot provide revocation functionality,the notion of revocable identity-based proxy re-signature was introduced.Furthermore,the formal definition and security model of revocable identity-based proxy re-signature were presented.Based on proxy re-signature scheme and binary tree structure,a revocable identity-based proxy re-signature scheme was proposed.In the proposed,scheme,the user's signing key consists of two parts,a secret key and an update key.The secret key transmitted over the secure channel is fixed,but the update key broadcasted by the public channel is periodically changed.Only the user who has not been revoked can obtain the update key,and then randomize the secret key and update the key to generate the corresponding signature key of the current time period.In the standard model,the proposed scheme is proved to be existentially unforgeable against adaptive chosen-identity and chosen-message attacks.In addition,the proposed scheme has properties of bidirectionality and multi-use,and can resist signing key exposure attacks.The analysis results show that the proposed scheme can efficiently revoke the user and update the user’s key,and thus it has good scalability.     

基于国产密码算法SM9的可追踪属性签名方案

国产密码算法SM9是我国自主设计的标识密码方案,现已受到各界的广泛关注。为了解决现有属性签名(ABS)方案验签效率不高这一问题,该文基于国密SM9算法构造新的支持树形访问策略的属性签名方案,该方案的验签操作仅需1次双线性对映射和1次指数运算。此外,所提方案具有签名者身份可追踪功能,防止恶意签名者利用属性签名的匿名性进行非法签名操作,从而避免传统属性签名中无条件匿名性下的签名滥用问题。安全分析结果表明所提方案在随机谕言机模型下具有不可伪造性,同时也可抗合谋攻击。与现有的可追踪属性签名方案相比,所提方案的追踪算法效率更高,签名与验签开销也更低。实验结果表明,所提方案验签算法的计算复杂度与策略规模无关,完成1次验签算法仅需2 ms。