公钥不可替换无证书签名方案

基于Al-Riyami框架的无证书签名(CLS)的安全性以密钥分发中心(KGC)不能实施公钥替换攻击为前提,存在能被KGC实施公钥替换攻击这一缺陷。给出公钥不可替换攻击无证书签名体制的定义,提出通过对用户的公钥签名来抵抗任何敌手(包括KGC)实施的公钥替换攻击,以将无证书签名的安全性提升到一个新的级别。基于Al-Riyami的方案给出了新方案的构造实例,基于随机预言机模型证明了公钥签名算法的安全性。该方案构造的对公钥的签名方法适用于所有基于Al-Riyami框架的双线性对无证书签名方案。     

无证书签名方案的分析与改进

针对汤永利等提出的9种无证书签名方案（汤永利,王菲菲,叶青,等.改进的可证明安全无证书签名方案.北京邮电大学学报,2016,39(1):112-116）,首先使用线性化方程分析方法,发现所有方案中公钥之间存在线性关系,利用此缺陷完成对所有方案的签名伪造攻击;其次,为打破公钥之间的线性关系,使用改造哈希函数参数的方法改进方案,并在随机预言机模型下证明了改进方案的安全性;然后,提出一种无证书签名方案中的公钥构造格式,通过该格式构造出的签名方案无法被敌手进行公钥替换攻击;最后,通过仿真对改进方案与现有的无证书签名方案进行效率比较。实验结果表明,改进方案在提高安全性的同时未降低计算效率。     

几个无证书签名方案的伪造攻击

自2003年Al-Riyami和Paterson首次提出无证书公钥密码体制的概念和第一个无证书签名方案以来,许多无证书签名方案相继被提出。汤永利等提出了9个无双线性对运算的无证书签名方案,并声称这些无证书签名方案在椭圆曲线离散对数困难性假设下可证明是安全的。通过对这些无证书签名方案进行安全性分析后,发现其中的5个可证明安全的无证书签名方案不能抵抗替换公钥攻击,并且这5个无证书签名方案中的3 个签名方案即使在不替换用户公钥的情况下,攻击者也可以利用用户的原始公钥对任意消息伪造出有效的签名。给出了具体的伪造攻击方法,证明了这5个无证书签名方案是不安全的。     

标准模型下强安全的无证书签密方案

首先指出近期提出的一种无证书签密方案易受到公钥替换攻击,并给出了相关攻击实例。进而提出一种新的无双线性对的无证书签密方案,通过对实体的无证书公钥和托管公钥进行独立的密码学验证,确保了新方案不遭受与现有方案类似的公钥替换攻击。在标准模型下,新方案被证明是安全的,能够实现无证书签密的不可伪造性和机密性。对比分析表明,新方案在确保强安全性的同时具有较好的计算性能。     

对一种新型盲签名方案的分析与改进

对一种盲签名方案进行安全性分析, 发现其不能抵抗无证书签名方案中的公钥替换攻击, 即敌手可通过替换用户的公钥来伪造签名, 并给出了具体的攻击方法。针对这种攻击和结合盲签名方案的构造方法、盲因子的选取方法, 提出了一种改进的方案, 并对新方案进行了盲性、不可链接性、不可伪造性和效率分析。分析表明新方案具有更好的安全性和更高的效率。     

两个高效无证书签名方案的替换公钥攻击

对新近提出的两个高效无证书签名方案进行安全性分析,指出这两个签名方案都能受到替换公钥攻击。任意攻击者都可以通过替换签名人的公钥从而达到对任意选择的消息成功伪造签名,分析这两个签名方案能受到替换公钥攻击的根本原因。最后通过这两个攻击总结分析了无证书签名方案设计过程需要注意的要点,这对无证书签名方案的设计具有借鉴意义。     

一种无证书签名方案的安全性分析及其改进

现在许多无证书签名方案过度依赖于密钥生成中心（KGC）的诚实性,所以当KGC失去诚信的时候这些方案也就失去了安全保证。通过对梁红梅等人（梁红梅,黄振杰.高效无证书签名方案的安全性分析与改进.计算机应用,2010,30(3):685-687）提出的无证书签名方案进行安全性分析,指出其方案不可抵抗消极不诚实KGC下的公钥替换攻击和积极不诚实的KGC攻击。针对该问题,采用由KGC生成用户公钥并公开的方法,对原方案进行了改进。安全性分析表明,改进后的方案可抵抗消极不诚实KGC下的公钥替换攻击,判别KGC的积极不诚实性行为和在随机预言机模型下可抵抗适应性选择消息攻击下的存在性伪造。     

可证安全的无证书签密方案

研究了几种新近提出的无对运算的无证书签密方案,发现存在正确性或安全性的缺陷,提出一种新的无对运算的无证书签密方案。新签密方案改变了现有方案的线性密钥结构,能抵抗类型I敌手发起的公钥替换攻击;利用哈希函数将签密者和解签密者的身份以及待签密消息进行绑定,防止内部攻击发生。在随机预言模型下,方案的不可伪造性和机密性被规约为多项式时间敌手求解离散对数DL(Discrete Logarithm)问题和判定DH(Decision Diffie–Hellman,DDH)问题,具有可证明安全性。对比已有方案,该方案不仅保证了安全性,而且计算开销和实现成本都较低,适用于在无线传感网络等计算、存储和通信资源受限的应用场景保障数据的机密性、完整性和认证性。     

无证书签名方案的分析及改进

对一个无证书签名方案进行安全性分析,指出该方案不能抵抗公钥替换攻击和恶意的KGC攻击,即攻击者可以通过替换签名者的公钥来伪造任意消息的签名,恶意的KGC(Key Generation Center)可以获取用户的私钥。分析结果显示该方案不能满足无证书签名方案的安全性要求,同时为了应对这两种攻击,提出了改进的方案。     

三个无证书签名方案的密码学分析与改进

分析3个无证书签名方案,指出第1种方案不能抵抗消极不诚实密钥生成中心的攻击,后2种方案不能抵抗公钥替换攻击.通过在部分私钥生成阶段绑定公钥,提高第1种方案的安全性.在签名阶段,利用公钥绑定散列函数将用户公钥与消息绑定,由此弥补后2种方案的安全缺陷.     

三类无证书签名方案的缺陷及改进

对最近提出的2个在随机预言模型中可证安全的无证书签名方案和1个在标准模型中可证安全的无证书签名方案进行安全性分析,指出这3个方案不能抵抗替换公钥攻击的安全隐患,在这种攻击下攻击者能够生成新的公钥满足合法签名者生成的合法签名。给出改进措施,有效克服原方案中的设计缺陷。     

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KG...     

对两种无需证书的数字签名方案的分析及改进

指出樊睿等人的基于无证书的代理签名方案和明洋等人的基于无证书的广义指定验证者签名方案都无法抵抗替换公钥攻击,同时樊睿等人的方案也无法抵抗原始签名人改变攻击,攻击者可以伪造一个他授权代理签名人对相同消息的代理签名,此外,还指出明洋等人在安全性证明中将重放技术直接应用在无证书环境中是不正确的。通过将代理授权证书和用户的公钥作为密码哈希函数的输入,使攻击者无法替换用户的公钥及更改代理授权证书,改进方案有效提高了原方案的安全性,同时保留了原方案的其他优点。     

无证书代理签名方案的密码学分析及改进

对无证书代理签名方案进行安全性分析,指出该方案对于公钥替换攻击是不安全的,并给出具体的攻击方法.在这种攻击下,对任意指定的原始签名者和代理签名者,敌手总可以通过替换原始签名者和代理签名者的公钥伪造任意消息的代理签名.为防御该种公钥替换攻击,提出利用单向性的散列函数将公钥与其他信息进行绑定的改进措施.     

可容忍信息泄露的指定验证者签名方案

指定验证者签名(DVS)克服了传统的数字签名中可公开验证的缺点,可防止验证者向第三方表明他获得了签名方发布的数字签名。但传统的密码方案的安全性依赖理想的假设,即攻击者不能获得保密的密钥的信息,而边信道攻击表明攻击者可以获得部分的秘密信息,因此有必要设计可以容忍信息泄露的指定验证者签名方案。基于“或”证明的技术,把Okamoto认证方案推广到指定验证者签名的情形,并在给定的泄露界下,证明了所提出的指定验证者签名方案在相对泄露模型下是安全的。     

对一种无证书代理签名方案的分析与改进

分析了一种无证书代理签名方案,指出其针对于无证书密码系统中的两类敌手都不安全。类型I敌手可替换用户的公钥来伪造代理授权和代理签名;类型II敌手(KGC)可针对预先选择好的用户生成特殊的系统参数,然后伪造代理授权。为了克服这些安全问题,提出了一种改进的方案,分析表明,新方案具有更好的安全性。     

一种无证书签名方案的分析与改进

分析张燕燕等人提出的基于离散对数问题的无证书签名方案(计算机工程与应用,2011年第12期),指出在该方案中,敌手通过替换公钥可以伪造任何签名人对任意消息的签名,并提出一个无需双线性对运算的改进方案。理论分析结果证明,改进方案在最强安全模型下是存在性不可伪造的,且签名和验证效率更高。     

对一个数字签名方案安全性证明的注记

研究了Willy,Zhang和Yi等学者提出的基于身份的强指定验证者签名方案（简记为WZY方案）的安全性证明,发现在他们的安全性证明中存在漏洞：在证明签名方案的不可伪造性时,敌手拥有指定验证者的私钥。在一个简单的假设下：假设对于一个有效的输入,Hash函数的输出是随机的,并且敌手事先知道这个输入,重新证明了WZY方案的不可伪造性依赖于双线性Diffie-Hellman问题,从而完善了WZY方案的安全性证明。     

一个代理盲签名方案的分析与改进

通过对柳等提出的代理盲签名方案进行安全性分析,指出方案存在以下安全缺陷：不诚实的原始签名人可以伪造代理签名密钥,即方案不满足强不可伪造性;代理签名人可以将盲消息的签名和原消息的签名联系起来,即方案是可链接的。针对这些安全缺陷,提出了一种改进的代理盲签名方案。通过修改代理授权方程和盲签名过程,新方案可以抵抗原始签名人的伪造攻击,且满足非关联性。     

基于自证明公钥认证的数字签名方案

在常规的数字签名方案中,密钥的管理是由一个权威认证机构负责,系统的正常运行以该机构的诚实、可靠为前提,从而系统极易遭受主动攻击和假冒攻击。为此,我们提出了基于自证明认证的数字签名方案、有效地抵制了这一安全漏洞,提高了系统处理效率。