改进SM2签名方法的区块链数字签名方案

为了提高联盟链实用拜占庭容错（PBFT）算法共识过程中数字签名密钥保存安全性和签名效率问题,结合联盟链PBFT共识算法的实际运用环境提出了一种基于密钥分割和国家标准SM2签名算法的可信第三方证明签名方案。该方案中由可信第三方产生和分割密钥并将子分割私钥分发给共识节点,每次共识须先向可信第三方证明身份后,获取另一半子分割私钥来进行身份签名验证。该签名方案结合联盟链的特性实现了私钥的分割保存,利用共识特性结合哈希摘要消去了传统SM2算法中的模逆的过程。通过理论分析证明了该方案可抗数据篡改和签名伪造,同时借助Java开发工具包（JDK1.8）和TIO网络框架模拟共识中的签名过程。实验结果表明所提方案比传统SM2签名算法效率更高,并且共识节点越多效率差距越明显,在节点数达到30时,其效率较传统SM2算法可以提升27.56%,表明该方案可以满足当前联盟链PBFT共识的应用环境。     

基于SM2的标识认证密钥交换协议

会话密钥(Session Secret Key,SSK)可在远程实现各方之间的安全通信,在实际的开放网络部署中具有重要地位。传统SSK主要是基于公钥基础设施的认证密钥交换(Authenticated Key Exchange,AKE)协议构建的,因涉及证书的颁发、更新、撤销等繁琐操作,面临昂贵的计算、通信和存储开销。虽然基于标识(Identity,ID)的AKE (ID-AKE)协议可解决这个问题,但目前的大部分ID-AKE协议均基于国外密码算法设计,尚未见基于国产商用密码算法的ID-AKE协议在国内外刊物上正式发表,不符合我国密码核心技术自主可控的要求。SM2认证密钥交换(Authenticated Key Exchange From SM2,SM2-AKE)协议因具有高安全和高效率的特性,在商用密码中得到广泛应用。但证书管理开销问题仍未被解决,这将极大限制了SM2-AKE协议的应用与推广。文章于标识密码(Identity-based Cryptography,IBC)体系下采用类Schnorr签名密钥生成方法,基于SM2设计了一种标识认证密钥交换(SM2-ID-AKE)协议,并在CDH安全假设和随机谕言模型下证明了该协议的安全性。最后的理论分析和仿真实验结果表明,与现有的ID-AKE协议相比,文章协议至少节省66.67%的通信带宽和34.05%的计算开销,有效降低和减轻了系统的代价和负担,更能够适应网络通讯部署等领域下不同用户的安全通信服务需求。     

CPK数字签名和密钥交换协议

CPK密码体制提供多种数字签名协议和密钥交换协议,可以根据不同情况选用。 1密钥描述 1.1密钥的定义 用于数字签名和密钥交换的密钥如表1所示。     

基于SM2数字签名的匿名凭证协议

匿名凭证作为一种隐私保护的数字身份认证技术, 在认证用户数字身份有效性的同时, 能够保护用户身份隐私, 广泛应用于匿名身份认证、匿名通证、去中心化的数字身份管理系统等. 现有的匿名凭证通常采用承诺-签名-证明的构造范式, 通常要求采用的签名算法具备重随机化特性, 如CL系列签名、PS系列签名及结构保持签名. 现实应用中多采用ECDSA、Schnorr、SM2等数字签名进行数字身份认证, 但其缺乏对用户身份隐私的保护. 因此, 在认证的同时, 保护身份的隐私性, 构造兼容ECDSA、Schnorr、SM2等数字签名的匿名凭证具有一定的现实意义. 探索基于SM2数字签名构造匿名凭证协议的方法. 在申请证书阶段, 借助Pedersen承诺对用户属性进行承诺, 同时依据SM2签名消息为$ H(m) $的结构特点, 证明Pedersen承诺消息与哈希承诺中消息的相等性. 为实现这种代数结构和非代数结构陈述的等价性证明, 借鉴ZKB++技术对承诺消息进行转化, 进而实现跨域证明, 并签发基于SM2数字签名的授权证书. 在匿名凭证展示阶段, 结合零知识证明技术证明持有SM2数字签名, 保证了用户的匿名性. 给出基于SM2数字签名的匿名凭证协议的具体构造, 并进一步证明该协议的安全性. 最后, 通过对协议的计算复杂度分析与算法执行效率测试验证协议的有效性和可用性.     

基于区块链和SM9数字签名的代理投票方案

随着互联网的普及,电子投票技术逐渐替代传统纸质投票技术。然而,传统的电子投票方案主要针对一人一票制来设计方案,在一些特殊的投票场景下,一人一票制投票方式不再适用。例如,投票者不具备专业知识却也需要投票的场景,投票者由于不能理解选举的内容而消极投票,造成选举结果不专业和不公正等问题。此外,传统的电子投票技术还存在选举过程不透明和选票不可验证等问题。针对上述问题,文章提出一种基于区块链和SM9数字签名的代理投票方案。该方案首先使用区块链技术解决选票的全局可验证问题,其次使用零知识范围证明技术解决恶意选票值的问题,然后利用基于椭圆曲线的改进ElGamal算法的同态性质实现选票加密和自计票功能,最后使用SM9数字签名算法和变色龙哈希函数设计的代理投票凭证实现投票权的转让过程。通过安全性分析,证明了文章所提方案满足鲁棒性、合法性、机密性、全局可验证性和公平性。理论分析和实验数据表明,文章所提方案性能良好,适用于需要专业知识场景下的选举。     

基于SM2算法和区块链的移动端身份认证协议设计

针对目前二代居民身份证在进行身份认证过程中存在的隐私泄露问题,采用 SM2 算法和区块链技术,结合动态口令、面部识别、二维码等技术优势,对传统的身份认证方式进行改进,设计了一种适合移动端设备的身份认证协议,并进行了协议的效率和安全性分析。分析表明,该协议在实现高效的用户身份认证的同时,确保了用户的身份隐私安全。     

基于数字签名和SM2算法的终端接入认证协商协议

为保证智能终端和企业内网数据中心的双向通信安全,以数字签名和国密算法SM2为基础,提出一种终端接入认证协商协议.给出安全风险和效率分析,并利用BAN逻辑进行形式化分析.结果表明,该协议在终端和企业内网数据中心实现双方身份认证,协商出一个用于后续加密通信的共享密钥,具有较高的安全性.     

基于SM2数字签名算法的适配器签名方案

适配器签名(adaptor signature)方案是标准数字签名的一种扩展形式,它可以创建一个隐含困难关系(例如离散对数)状态的“预签名”,并通过困难关系证据将该预签名转换为一个完整签名,且转换后的完整签名可通过一个标准签名方案的验证算法验证其有效性.直观地说,适配器签名应具备2个属性：1)只有知道困难关系证据的用户才能够将预签名转变为完整签名;2)任何用户可以通过预签名和完整签名提取困难关系证据.基于这2个性质,适配器签名方案能够在区块链中提供很好的原子交换性质,并已在实践中得以广泛应用.以SM2数字签名算法为基础,构造了一个新的适配器签名方案(记为SM2-AS).该方案能够有效地衔接SM2签名方案的密钥生成、签名生成和签名验证算法.在随机预言模型下证明了SM2-AS方案是安全的,即满足预签名正确性、预签名可适配性、选择明文攻击下的存在不可伪造性和证据可提取性.理论分析和实验测试表明：SM2-AS方案的性能虽然弱于Schnorr适配器签名方案,但与ECDSA适配器签名方案相当.     

改进的空间网络密钥交换协议

针对空间网络的特点及空间网络对密钥交换的特殊需求,提出一种适用于空间网络的密钥交换协议。该协议以Internet密钥交换协议为基础,通过增加DH循环队列、提高Cookie计算强度的方法增强其抗拒绝服务攻击的能力,给出抵御中间人攻击、选项攻击及反射攻击的修正方法。理论分析表明,该协议具有更高的安全性和较少的交换次数,更适用于空间网络通信环境。     

基于SM9盲签名的OpenID协议

OpenID是一个以用户为中心的数字身份识别框架,同时又是一个去中心化的网上身份认证系统,它具有开放、分散、自由等特性。但是,当前已有的一些OpenID协议在有效保护用户隐私方面仍存在诸多不足,如身份提供商可以通过每次使用了解用户登录的依赖方信息。针对上述问题,本文提出一种基于盲签名的OpenID协议设计思路,将OpenID依赖方的网站标识符进行盲化。首先基于国密算法SM9设计一个身份基盲签名方案,并证明该方案的安全性依赖于SM9签名方案;随后基于上述盲签名方案,设计一个OpenID协议;最后通过仿真实验和理论分析论证所提出的OpenID协议的高效性和安全性。     

基于RSA签名的优化公平交换协议

公平性是电子商务协议的基本安全要求.RSA是应用最为广泛的公钥密码体制之一.公平交换协议可以使得参与交换的双方以公平的方式交换信息,这样,要么任何一方都可以得到对方的信息,要么双方都得不到对方的信息.分析了现有的公平交换协议构造方法、体系结构及其在实用性和效率方面存在的问题.在此基础上,利用精心构造的扩环中可公开验证的、加密的RSA签名,提出了一种完全基于RSA签名方案的优化公平交换协议,并对其安全性和效率进行了证明和分析.分析表明,提出的方案是简洁、高效、安全的.     

基于Schnorr数字签名和秘密分享的交换协议

通过在Schnlorr签名方案中利用秘密分享技术,给出了一种新的公平交易方案。该方案的公平性和安全性依赖于多个可信任第三方(TTP)。由协议的公平性和安全性分析可知,它比那些单纯地依赖于一个可信任第三方的公平交易方案具有更好的安全性和可靠性。     

基于角色冒充对数字签名协议的攻击

实现对具有数字签名的身份认证协议进行验证.从攻击者的角度,基于角色冒充的方法,使用逆向归结的推理方式,采用JAVA来实现验证算法.对于一些具有数字签名的协议,可以进行有效的验证.     

一种新的WAPI认证和密钥交换协议

对中国无线局域网国家标准(GB/XG 15629.11-20031-2006)WAPI中的认证密钥交换协议WAI进行了安全性分析,指出存在的一些缺陷并作了相应改进,给出改进的WAI’协议在CK安全模型下的安全性证明。分析结果表明,WAI’具备CK安全模型下相应的安全属性,符合WAPI标准的要求。