格上基于身份的代理签名方案

为抵抗量子计算攻击,降低代理签名中用户私钥泄露的风险,构造了一个格上基于身份的代理签名方案.方案的设计基于安全高效的GPV签名框架,结合用户身份信息生成验证公钥,使用格基委派技术生成用户签名私钥,并使用盆景树代理委托算法提升签名效率.方案的安全性可规约至格上最小整数解问题,满足基于身份代理签名的安全属性,且在随机谕言和量子随机谕言下均具有存在性不可伪造性.     

格上基于身份的可链接环签名方案

为了抵抗量子算法的攻击和应对恶意签名者利用环签名技术的完全匿名性输出多个签名从而进行双重开销攻击这一缺陷,同时为了解决不必要的系统开销浪费问题,提出了一种新的格上基于身份的可链接环签名方案。该方案以格上近似最短向量问题为安全基础,将该问题的求解规约于碰撞问题的求解,利用矩阵向量间的线性运算生成签名,同时结合了基于身份的密码技术。解决了系统开销浪费问题,不涉及陷门生成和高斯采样等复杂算法,提高了签名效率,降低了存储开销,并在随机预言模型下验证了方案满足完全匿名性和强存在不可伪造性。经分析,该方案是一个安全高效的环签名方案。     

NTRU格上基于身份的环签名方案

针对格基环签名方案的陷门基尺寸过大以及环成员的公钥需要数字证书认证的问题，提出一种NTRU(Number Theory Research Unit)格上的身份基环签名方案（NTRU-IBRS）。首先，使用NTRU格上的陷门生成算法生成系统的主公私钥对；然后，将主私钥作为陷门信息并对单向函数进行求逆运算以得到环成员的私钥；最后，基于小整数解（SIS）问题使用拒绝抽样技术生成环签名。安全性分析表明，NTRU-IBRS在随机预言机模型下具有匿名性以及适应性选择消息和身份攻击下的存在不可伪造性。性能分析与实验仿真表明，与理想格上的环签名方案和NTRU格上的身份基可链接环签名方案相比，在存储开销方面，NTRU-IBRS的系统私钥长度下降了0～99.6%，签名私钥长度的下降了50.0%～98.4%；在时间开销方面，NTRU-IBRS的总时间开销减少了15.3%～21.8%。将NTRU-IBRS应用于动态车联网（IoV）场景中，模拟结果表明NTRU-IBRS在车辆交互期间能够同时保证隐私安全和提高通信效率。     

一种理想格上的身份类广播加密方案

针对现有格基广播加密方案效率较低,密文扩展率较高的缺陷,首先利用改进的理想格上陷门产生算法和盆景树模型,生成广播用户的私钥。在此基础上,为保证消息的合法性,加入一次签名算法,基于环上错误学习问题(R-LWE)提出了一个可证明安全的身份类广播加密方案。最后,在标准模型下证明方案是选择密文攻击下语义不可区分安全,且安全性可以高效地归约到判定性R-LWE困难性假设。分析表明,该方案具有加解密速度快、密文扩展率低且能够有效地实现用户端的动态扩展功能的优势。     

格上高效的完全动态群签名方案

为降低完全动态群签名加入和撤销机制的复杂性,将动态群签名思想引入NGUYEN等人提出的格上群签名方案,提出一种改进的完全动态群签名方案.在改进方案中,用户产生自己的签名密钥而不是由群管理员产生,当用户加入群时,群管理员验证用户身份并为其颁发证书,用户成为群成员后用自己的签名密钥和证书进行签名.若群成员有不合法行为或想退...     

理想格上基于身份的环签名方案

现有的签名方案大多是基于双线性对,但在量子计算环境下此类方案被证明是不安全的。格具有运算简单、困难问题难以破解等特点,为了抵抗量子攻击,基于格中标准的小整数解（SIS）困难假设,利用Ducas等提出的理想格技术(DUCAS L,MICCIANCIO D. Improved short lattice signatures in the standard model. Proceedings of the 34th Annual Cryptology Conference on Advances in Cryptology. Berlin:Springer,2014:335-352),构造了一种能够在标准模型下给出安全性证明的基于身份的环签名方案。该方案主要分为4个步骤：主密钥生成算法、签名私钥生成算法、签名算法和验证算法。输出的签名为单个向量。相比同类型格上的签名方案,在一定程度上缩减了公钥、签名私钥及签名的长度,提高了运算效率,适用于轻量级认证,算法的安全性也间接保证了电子商务和云计算等领域的安全性。     

基于RSA的代理环签名方案

针对现有的两个代理环签名方案存在的问题,提出了一种更为有效的代理环签名方案,并对该方案的安全性进行了详细的分析及证明.与传统代理环签名方案相比,本方案通过RSA算法实现基于身份的密钥体制,使签名过程无须证书交换,从而大大减小了系统的复杂度,同时基于RSA算法的实现方式,相对于双线性对实现方式,更易于实现;应用阅下信道技术,使本方案在原有的无条件完全匿名基础上增加了自我揭示的功能;采用密钥联合生成技术,使该方案具有更好的安全性.     

格上的简短可链接环签名

可链接环签名可防止区块链中的双花攻击,基于格的签名可抵抗量子攻击,但已有格基可链接环签名的大小随环成员的增多而增大。针对该问题,提出了一种格上的简短可链接环签名方案。该方案用队列实现了向量数制的特殊转换,利用格上的累加器对环成员的公钥进行累加,使得签名大小不会随环成员的增多而增大;利用拒绝采样定理,构造出格上的知识证明签名,在防止签名私钥泄露的同时,提高了计算效率。在随机预言机模型下,证明了方案具有不可伪造性、匿名性、可链接性。性能分析与实验评估表明,所提方案节省了时间开销和存储开销,且随着环成员的增多签名大小固定不变。     

基于格的分层无证书代理签名方案

现有基于经典数论问题假设的无证书代理签名方案无法抵御量子计算机攻击,在应用于有大量用户的系统时会存在单点失效和不易扩展等局限。针对这些问题,提出一种基于格的分层无证书代理签名方案。首先,采用拒绝采样技术和无陷门技术提高密钥生成的计算效率;其次,不同层级的原始签名人和代理签名人通过交换随机选取的矩阵进行互认证,实现代理授权;最后,在随机预言机模型下的小整数解（SIS）困难问题假设下证明了该方案的安全性。相较于现有的代理签名方案,所提方案允许签名人来自不同层级且隶属于不同密钥生成中心（KGC）。性能评价实验结果表明,该方案的公钥尺寸是一个常数,代理签名和验证开销与层级无关,且代理密钥和签名尺寸非层级的线性量。因此,该方案可更好地满足大规模分布式异构网络对均衡负载的需求,是高效可行的。     

一类基于身份的无需可信中心的签名方案

论文分析了目前基于身份的各种签名方案的性能和安全性,并针对目前基于身份签名方案中去除了用户对私钥产生中心无条件信任的签名方案的不足,提出了一种新的基于身份的签名方案。该方案采用系统主密钥和用户提供的随机数字共同作用产生用户私钥,去除了用户对私钥产生中心的无条件信任;利用椭圆曲线上的双线性对同时验证系统主密钥和用户私钥,大大减少了验证签名的时间开销。     

标准模型下基于格的身份代理部分盲签名方案

基于格的身份代理盲签名被广泛用于电子商务、电子政务以及软件安全等领域.针对基于格的代理盲签名中存在的主密钥泄露、恶意用户攻击、签名伪造等问题,文章提出一种标准模型下基于格的身份代理部分盲签名方案.该方案采用矩阵级联技术构造签名公钥,解决了已有方案中的主密钥泄露问题;采用部分盲签名技术解决了全盲签名方案中恶意用户攻击问题...     

格上基于身份的可问责代理重加密方案

针对目前基于格的代理重加密方案中存在密钥滥用和数字证书管理等问题,引入问责机制,提出一种新的基于身份的可问责代理重加密方案。该方案采用用户身份ID计算生成矩阵作为公钥,并使用原像采样算法提取私钥,解决了数字证书管理的问题;使用双方用户公钥计算生成重密钥,提高了加/解密时的计算效率;使用代理商公私钥参与重加密运算,完成问责算法,有效地抑制了代理商和被授权者共谋的行为。安全性分析表明方案满足选择明文攻击安全;在效率方面,方案的计算复杂度和密文开销较小。     

格上基于身份的广播加密方案

针对Wang等(WANG J, BI J. Lattice-based identity-based broadcast encryption. https://eprint.iacr.org/2010/288.pdf.)在随机预言机下提出的格基广播加密方案安全性较低且实用性较差的问题,利用盆景树扩展控制算法和一次签名算法构造了一个标准模型下基于格上错误学习(LWE)问题的身份基广播加密方案。首先利用一个编码函数替换随机预言机,将方案置于标准模型下;然后运行盆景树扩展控制算法生成用户的私钥和广播公钥;最后在加密阶段加入一次签名算法,提高方案的安全性。分析表明,相对于已有同类方案,新方案安全性较高达到了适应性攻击下选择密文安全(IND-ID-CCA)且方案具有动态扩展特性,能够通过用户身份矩阵的伸缩来实现用户的添加或删除,因此实用性较强。     

格上无证书代理重签名

代理重签名作为一种特殊的数字签名,在电子认证和电子商务方面越来越重要.格密码作为抵抗量子攻击密码体制的代表之一,具有更高的安全性和更高的计算效率,因此基于格出现了一系列代理重签名方案.Tian M M给出了拥有较高效率的身份基代理重签名方案,但该方案中代理重密钥需要委托者和受托者的私钥才能生成,且需要基于身份密钥托管.本文针对这两点不足进行改进,利用无抽样技术和格上的陷门生成算法、原像取样算法,构造了效率较高的格上无证书代理重签名方案.在随机预言机模型下证明了新方案的正确性,并且基于小整数解问题SIS的困难性证明了新方案对外部攻击和内部攻击在选择身份和选择消息下是存在不可伪造的.与已有格上的代理重签名相比,该方案能抵抗中间人攻击,具有更好的安全性和较高的效率.     

理想格上基于身份的代理签名

由于信息化地快速发展,代理签名在电子认证方面越来越重要,现有的代理签名技术大多是基于双线性对,但其在量子攻击下不安全,所以出现了一系列基于格上的代理签名方案,而这类方案中一个明显的问题是密钥和签名的尺寸过大。新方案利用理想格上的特殊结构和格上的陷门生成算法、原像取样算法、陷门委托算法,提出拥有相对较短的密钥和签名的代理签名方案。该方案证明了授权方式的不可伪造性,基于环上的SIS(Small Integer Solution)问题的困难性证明了在选择身份和固定选择消息攻击下强不可伪造性。与现有的方案相比,该方案的授权方式更简单,并且密钥和签名大小相对变小,从而提高了运行效率。     

一种新的基于身份的Ad hoc认证和密钥协商方案

现有Ad hoc网络中基于身份的认证和密钥协商方案是基于双线性对实现的,计算开销较大,并且存在密钥托管问题。针对该问题,提出了一种新的基于身份的认证和密钥协商方案。方案中,节点之间通过无双线性对的基于身份签名算法实现身份认证,通过Diffie-Hellman密钥协商技术建立会话密钥。分析表明,该方案不存在密钥托管问题,并且具有更高的执行效率。     

高效的可撤销SM9标识签名算法

SM9-IBS是我国在2016年公布的一种标识签名算法行业标准。标识签名算法虽然降低了系统管理用户公钥的复杂性,但是却存在密钥撤销的难题,此外SM9的特殊结构使得已有技术无法完全适用。为此,提出了一种可撤销SM9标识签名算法,可快速实现对用户签名权限的撤销和更新操作。该算法引入一棵完全子树,密钥中心借助该树为每个合法用户生成临时签名密钥,只有使用该密钥生成的签名才可以通过签名验证。在安全性方面,该算法在随机预言机模型中被证明在适应性选择消息和标识攻击模型下满足存在性不可伪造;在效率方面,该方案在密钥更新阶段当系统用户数量较大、被撤销用户数量较少时,密钥中心更新用户签名密钥的时间开销远小于Boneh等人的更新技术。     

基于密钥封装机制的RLWE型认证密钥交换协议

当前,基于格理论构造密钥交换协议已成为密钥交换领域的研究前沿,设计安全性更强、密钥和密文规模以及通信开销更小的高效密钥交换协议,是格基密钥交换领域的重难点问题.文章基于紧凑型RLWE公钥加密方案与NewHope-Simple中的密文压缩和NTT转换技术,结合FO转换机制,提出一种主动安全的KEM方案,采用隐性认证和身份...     

一个无证书的环代理签名方案

无证书公钥密码体制既简化了传统公钥密码体制负担过重的密钥管理问题,又消除了基于身份的公钥密码体制所固有的密钥托管缺陷.基于无证书公钥密码体制提出一个高效的环代理签名方案,其成员私钥不再由密钥生成中心KGC单独产生,而由KGC和用户合作生成.安全性和有效性分析比较,该方案既具有环签名的无条件匿名性,原始签名人能匿名授权代理权限,又满足强代理签名的所有安全特性,能够有效抵制KGC的强伪造攻击;其环代理授权过程,不需要双线性对运算且标量乘运算代价较现有最优方案减少了一半,其效率具有明显优势,适用于需要匿名性且带宽受限的场合.     

标准模型下前向安全的格基有序聚合签名

在前向安全有序聚合(FssAgg)签名系统中,签名人以分层的"洋葱式"的方式,将不同时段不同密钥下的签名逐步有序地聚合成一个签名.其中,最内层的签名是第一个签名.另外,与普通的有序聚合签名相比,前向安全有序聚合签名是对同一个签名人不同签名的聚合,而非对不同签名人签名的聚合,因而签名验证者使用一个公钥即可完成对所有聚合过程的验证.前向安全的有序聚合签名兼具前向安全签名和聚合签名的优点,自2007年提出以来,已被广泛应用于日志系统、区块链等众多应用场景中.目前现存的几个前向安全的有序聚合签名都是基于传统数论问题的,而这一问题在后量子时代将会变得不再困难.因而,寻找量子计算环境下前向安全的有序聚合签名已迫在眉睫.基于格上的小整数解问题,构造了标准模型下前向安全的格基有序聚合签名方案.为达到高效率目的,方案借助于固定维数格基委派技术实现密钥更新,达到前向安全性;随后通过消息添加技术和原像采样算法分别将待签消息和格上困难问题嵌入到签名中,使得签名在标准模型下是不可伪造的.