抗差分故障攻击的两方协同EdDSA签名方案

以区块链为底层技术的比特币、Libra等密码货币掀起了数字经济的浪潮.密码货币采用数字签名保证交易的可验证性和完整性,其中签名私钥确保了货币资产的所有权.若签名私钥丢失或被盗,货币资产的安全将受到严重威胁.相比于椭圆曲线数字签名算法ECDSA,基于爱德华曲线的数字签名算法EdDSA具备运算速度更快、密钥与签名空间更小等优势,被用于Libra交易单的签名.但因其是确定性签名,容易遭受差分故障攻击,造成密钥丢失或泄漏.如何抵抗这一种攻击,并设计可证明安全的EdDSA签名是一个挑战.首先定义了抗差分故障攻击的数字签名方案需满足的安全性质,利用差分故障攻击技术对EdDSA签名算法进行了分析,提出了抗差分故障攻击的EdDSA签名方案,并证明了方案满足存在不可伪造性和抗差分故障攻击性;为了降低签名私钥泄漏风险,借助Paillier同态加密技术,设计了抗差分故障攻击的两方协同EdDSA签名方案,并基于通用可组合安全模型(universally composable, UC)证明了方案的安全性;最后,对两方协同ECDSA签名算法与抗差分故障攻击的两方协同EdDSA签名算法计算复杂度分析与算法执行效率测...     

标准模型下基于身份的环签名方案

本文利用Waters提出的对偶系统加密技术,结合合数阶群上双线性运算的正交性,提出了一个基于身份的环签名方案.该方案在标准模型下是完全安全的,其安全性依赖于两个简单的静态假设.该方案借助分级身份加密（Hierarchical Identity-Based Encryption,HIBE）的思想,使得环签名满足无条件匿名性且具有较高的计算效率.     

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.     

ECDSA签名方案的颠覆攻击与改进

斯诺登事件揭露了某些密码体制的确存在被颠覆的事实.椭圆曲线数字签名算法（elliptic curve digital signature algorithm,ECDSA）在同等安全强度下,因其签名长度短而被广泛应用,如被用于比特币交易单的签名.ECDSA签名算法是否会被颠覆且存在修复方法仍是一个挑战.正面回答了这一问题：首先利用伪随机函数（pseudorandom function,PRF）计算$\widetilde k$替换ECDSA签名中使用的随机数k,实现了对ECDSA签名的颠覆,使得敌手只需获得至多3个连续签名就能够提取出签名私钥;然后,将签名私钥、签名消息与其他随机签名组件的哈希值作为签名算法的第2个随机数,对ECDSA签名进行了改进,提出了抗颠覆攻击的ECDSA签名,即使敌手替换新签名算法的某个组件,也无法提取签名私钥的任何信息;最后,对提出的算法与已有算法进行了效率测试,实验结果证明了提出的算法在计算复杂度与算法执行效率方面都具备优势.