Certificateless Signcryption in the Standard Model

Signcryption can realize encryption and signature simultaneously with lower computational costs and communicational overheads than those of the traditional sign-then-encrypt approach. Certificateless cryptosystem solves the key escrow problem in the identity-based cryptosystem and simplifies the public key management in the traditional public key cryptosystem. There have been some certificateless signcryption schemes proposed in the standard model up to now, but all of them are just proposed in a weaker Type I security model, which is weaker than the original security model of Barbosa and Farshim, who proposed the first certificateless signcryption scheme. In this paper, we propose a certificateless signcryption scheme in the standard model by using bilinear pairings, which is Type I secure in the original security model of Barbosa and Farshim and can resist the malicious-but-passive key generation center Type II attack. The proposed scheme is proved confidential assuming the modified decisional bilinear Diffie–Hellman (M-DBDH) problem is hard, and unforgeable assuming the square computational Diffie–Hellman (Squ-CDH) problem is hard. At last, we evaluate its efficiency which shows it is of high efficiency.     

可证安全的紧致无证书聚合签密方案

无证书聚合签密不仅可以保证信息传输的机密性和认证性,还可以降低密文的验证和通信开销。分析现有无证书聚合签密方案,发现它们的计算效率普遍较低。该文提出一个紧致的无证书聚合签密方案,方案聚合验证密文信息需要的双线性对个数固定,并且与签密用户个数无关。与已有无证书聚合签密方案相比,新方案减少了双线性对运算个数,提高了聚合验证效率。同时,在随机预言模型下,基于双线性Diffie-Hellman困难问题和计算Diffie-Hellman困难问题,证明方案满足机密性和不可伪造性。     

高效的无证书多接收者匿名签密方案

针对已有的基于身份的多接收者签密方案存在的密钥托管问题,研究了无证书多接收者签密安全模型,进而基于椭圆曲线密码体制,提出一个无证书多接收者签密方案,并在随机预言机模型下证明方案的安全性建立在计算Diffie-Hellman问题及椭圆曲线离散对数问题的困难性之上。该方案无需证书管理中心,在签密阶段和解签密阶段均不含双线性对运算,且可确保发送者和接收者的身份信息不被泄露,可以方便地应用于网络广播签密服务。     

基于无证书的格基代理签密方案

无证书代理签密在信息安全领域发挥着越来越重要的作用。现有的大多数无证书代理签密基于传统数学理论,无法抵制量子计算攻击。该文采用格密码技术提出基于无证书的格基代理签密(L-CLPSC)方案。L-CLPSC在带错误学习(LWE)问题和小整数解(SIS)问题的困难假设下满足自适应选择密文攻击下的不可区分性和自适应选择消息攻击下的不可伪造性。相比较而言,L-CLPSC具有更高的计算效率和更低的通信代价。     

Certificateless generalized signcryption scheme in the standard model

In 2010,Liu,et al.proposed a certificateless signcryption scheme in the standard model,but many analyses revealed that Liu's scheme was insecure in fact.To overcome the disadvantages,the scheme was improved and a certificateless generalized signcryption scheme was constructed.In addition,a formal security model for the proposed scheme against the malicious-but-passive KGC attacks was introduced.Furthermore,the proposed scheme was proven to be secure under the decisional bilinear Diffie-Hellman and the computational Diffie-Hellman intractability assumptions in the standard model.Numerical results illustrate that the proposed algorithm is efficient.     

无证书签密机制的安全性分析与改进

为了解决传统公钥密码体制中的证书管理问题和身份基公钥密码体制中的密钥托管问题,Al-Riyami和Paterson提出了无证书公钥密码体制。最近朱辉等提出了一个不含双线性对运算的无证书签密机制。然而,通过对其进行分析,发现该机制是不安全的(即不能提供保密性和不可伪造性),并给出了具体的攻击方法。为了增强安全性,提出了一个更安全的无证书签密机制,并在随机预言模型下基于离散对数问题和计算性Diffie-Hellman问题给出了安全性证明。此外,新机制具有良好的性能,签密算法只需要4个模幂运算,解密验证算法只需要5个模幂运算。     

无证书密文等值测试签密方案

在云计算应用中,确保消息的机密性和不可伪造性,同时判断不同密文对应明文的等价性显得至关重要。具有密文等值测试功能的签密方案可以实现此类安全目标。该文基于无证书公钥密码环境,设计了一个具有密文等值测试功能的无证书签密方案(CLSCET)。首先,提出了无证书密文等值测试签密方案的框架和安全模型,定义了两类具有不同攻击能力的敌手和3类安全目标。然后构造了具体的无证书密文等值测试签密方案,并分析了方案的正确性。最后,基于随机预言模型,证明该文方案满足选择密文攻击下的单向性(OW-CCA)、选择密文攻击下的不可区分性(IND-CCA2)和选择消息攻击下的不可伪造性(EUF-CMA)安全。与现有近似方案相比,该文方案满足IND-CCA2的机密性、EUF-CMA的不可伪造性和OW-CCA的密文单向性。     

标准模型下安全的无证书签名方案

随机预言模型下的证明能够为无证书签名方案提供基本的安全保证,但随机预言机的实现方式可能会导致方案不安全。一些标准模型下的方案在提出后被证明无法抵抗公钥替换攻击。为了解决这一问题,构造了一个标准模型下安全的无证书签名方案,基于NGBDH和Many-DH困难问题,证明所提出的方案对自适应选择消息攻击是存在性不可伪造的。此外,提出的方案具有计算代价和通信代价较低、能够抵抗密钥替换攻击等优点。     

基于PUF的低开销物联网安全通信方案

将物理不可克隆函数（Physical Unclonable Function,PUF）与椭圆曲线上的无证书公钥密码体制相结合,提出一种面向物联网的安全通信方案,在节点设备不存储任何秘密参数的情况下,实现设备间消息的安全传递.方案无需使用高计算复杂度的双线性对运算,并提供了消息认证机制.安全性分析表明,该方案不仅能够抵抗窃听、篡改、重放等传统攻击,而且可以有效防范节点设备可能遭到的复制攻击.对比结果显示,相较于同类方案,该方案明显降低了设备的资源开销.     

对一种可验证无证书环签密方案的攻击

文中对基于双线性对提出的可验证无证书环签密方案的安全性进行了密码分析,指出该方案不能抵抗替换公钥攻击,并给出了一种攻击方法,攻击者利用该攻击可以任意选定一组用户构成一个环对任意选择的消息进行环签密,密文可以顺利通过验证并正确解密,得出该方案是不安全的.     

签密方案的密文滥用性分析

对签密密文的滥用是指恶意的接收者利用收到的密文伪造新的密文,使之具有不同的接收者,现有EUF-CMA(Existential UnForgeability against adaptive Chosen Messages Attack)模型不能有效模拟签密方案的密文滥用性,一些签密方案也不能抵抗对密文的滥用攻击。该文通过对EUF-CMA模型中敌手的能力进行增强,实现了模拟签密密文滥用攻击。以新近提出的几种异构签密方案为例,描述方案中存在的针对签密密文滥用的攻击实例,分析形成攻击的原因,并提出相应的改进方法。最后,以其中一种改进方案作为实例,演示采用增强的EUF-CMA模型分析签密方案密文滥用性的过程,表明该文中针对EUF-CMA模型的增强,以及对签密方案的改进方法是合理和有效的。     

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。     

面向车载自组网的无证书聚合签名方案的安全性分析与改进

2018年,王大星和滕济凯提出了一种适用于车载自组织网络的无证书聚合签名方案,并在随机模型下证明该方案是存在不可伪造的。针对该方案的安全性,给出了3类伪造攻击:“honest-but-curious”的KGC攻击、恶意的KGC与RSU的联合攻击、内部签名者的联合攻击。分析结果表明,王大星等人设计的无证书聚合签名方案在这3类攻击下均是不安全的。为了抵抗这些攻击,进一步提出了一个改进的无证书聚合签名方案。所提方案不仅在自适应性选择消息攻击下满足存在不可伪造性,还能有效抵抗联合攻击。     

高效的无证书广义指定验证者聚合签名方案

研究无证书广义指定验证者聚合签名的安全模型,基于双线性映射提出无证书广义指定验证者聚合签名方案。在随机预言模型和计算Diffie-Hellman困难问题假设下,证明方案不仅可以抵抗无证书广义指定验证者聚合签名的3类伪造攻击,而且满足指定验证性和不可传递性。方案的聚合签名长度和单用户签名长度相当,签名公共验证和指定验证需要的双线性对数固定。     

多用户环境下无证书认证可搜索加密方案

可搜索加密技术的提出使用户能够将数据加密后存储在云端,而且可以直接对密文数据进行检索。但现有的大部分可搜索加密方案都是单用户对单用户的模式,部分多用户环境下的可搜索加密方案是基于传统公钥密码或基于身份公钥密码系统,因此这类方案存在证书管理和密钥托管问题,且容易遭受内部关键词猜测攻击。该文结合公钥认证加密和代理重加密技术,提出一个高效的多用户环境下无证书认证可搜索加密方案。方案使用代理重加密技术对部分密文进行重加密处理,使得授权用户可以利用关键字生成陷门查询对应密文。在随机预言模型下,证明方案具有抵抗无证书公钥密码环境下两类攻击者的内部关键词猜测攻击的能力,且该方案的计算和通信效率优于同类方案。     

两个无证书聚合签名方案的安全性分析

张玉磊等人(2015)提出了两种无证书聚合签名方案,并证明其方案在随机预言机模型下是可证明安全的。该文分析张玉磊等人提出的两种方案的安全性,指出了第1种方案可以抵抗两类攻击者的攻击;第2种方案不能抵抗第1类攻击者和第2类攻击者的攻击,给出详细的攻击过程,证明攻击者伪造出的签名可以通过验证,分析了第2种方案存在伪造攻击的原因,提出了改进的方案。     

一种标准模型下无证书签名方案的安全性分析与改进

无证书签名具有基于身份密码体制和传统公钥密码体制的优点，可解决复杂的公钥证书管理和密钥托管问题.Wu和Jing提出了一种强不可伪造的无证书签名方案，其安全性不依赖于理想的随机预言机.针对该方案的安全性，提出了两类伪造攻击.分析结果表明，该方案无法实现强不可伪造性，并在"malicious-but-passive"的密钥生成中心攻击下也是不安全的.为了提升该方案的安全性，设计了一个改进的无证书签名方案.在标准模型中证明了改进的方案对于适应性选择消息攻击是强不可伪造的，还能抵抗恶意的密钥生成中心攻击.此外，改进的方案具有较低的计算开销和较短的私钥长度，可应用于区块链、车联网、无线体域网等领域.     

可证安全的高效无证书有序多重签名方案

无证书有序多重签名可用于解决信任链推荐信息的认证问题。秦艳琳等提出一个高效的无证书有序多重签名方案,并在随机语言机模型下证明方案的安全性可归约为CDH（computational Diffie-Hellman）困难问题。对该方案的安全性证明过程进行分析,指出方案难以抵抗伪造攻击：攻击者已知某个多重签名,则可以伪造其他消息的多重签名。随后构造一个更加高效的无证书有序多重签名方案,方案使用更少的双线性对,且只有一个签名消息,占用更小的计算代价和通信代价。最后证明方案在随机预言机模型下具有不可伪造性。     

无陷门格基签密方案

现有的格基签密方案以陷门产生算法和原像取样算法为核心算法。但是,这两个算法都很复杂,运算量较大,严重影响格基签密方案的执行效率。该文运用无陷门格基签名及其签名压缩技术,结合基于带错学习问题的加密方法,提出第1个基于格理论的、不依赖于陷门产生算法和原像取样算法的签密方案。方案在带错学习问题和小整数解问题的难解性假设下,达到了自适应选择密文攻击下的不可区分性和自适应选择消息攻击下的不可伪造性。方案在抗量子攻击的同时,保证了较高的执行效率。     

面向ZigBee网络节点安全定位的消息签名方案

针对ZigBee网络节点定位中消息的安全性问题,该文提出一种带隐私保护的消息签名方案。方案基于椭圆曲线(ECC)上的无双线性对运算,设计了带身份隐私保护的定位请求消息签名算法和坐标隐私保护的定位参照消息签名算法。理论证明了所提方案可抵御伪造攻击、重放攻击等多种外部攻击,同时具备隐私保护、身份追踪等功能。性能分析结果表明,与同类方案相比,所提方案计算开销和通信开销均具有优势。