检索结果-内蒙古大学图书馆

密码学报 2022年第4期9卷 686-697页

作者：王子瑞张驰魏凌波中国科学技术大学网络空间安全学院合肥230022 中国电子科技南湖研究院嘉兴314002

适配器签名作为近几年出现的密码学原语,因其在区块链中具有重要的应用而受到密码学研究者的关注.适配器签名允许用户生成一个隐含困难关系声明的预签名,只有利用困难关系见证才可以将预签名转换为一个验证合法的全签名,而使用预签名和... 详细信息

适配器签名作为近几年出现的密码学原语,因其在区块链中具有重要的应用而受到密码学研究者的关注.适配器签名允许用户生成一个隐含困难关系声明的预签名,只有利用困难关系见证才可以将预签名转换为一个验证合法的全签名,而使用预签名和相应的全签名可以提取困难关系见证.这两个性质使得适配器签名技术可被用于众多的区块链场景中,例如支付通道、跨链原子交换等.然而,当前可供选择的适配器签名方案依然较少,不利于适配器签名技术在更多的应用场景和区块链系统中使用.本文通过在BLS签名中引入随机性,构造了一个可证明安全的概率型数字签名方案.在此基础上,首次构造出一个基于双线性配对的适配器签名方案.基于计算Diffie-Hellman困难问题假设,在随机预言机模型下证明了该方案是安全的,从而解决了区块链研究中的一个开放问题:即基于双线性配对的数字签名可以扩展为适配器签名.实验结果表明本文所提出的适配器签名方案的性能开销与区块链的主流适配器签名方案相当,但基于双线性配对的优良性质可以提供丰富的扩展功能,从而极大地拓展了适配器签名在区块链系统的应用范围.

关键词：数字签名适配器签名双线性配对随机预言机

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面向区块链应用的双线性配对数字签名研究

面向区块链应用的双线性配对数字签名研究

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作者：王子瑞中国科学技术大学

学位级别：硕士

适配器签名是在数字签名基础上扩展而来的一类密码学原语,该原语允许签名者生成一个隐含困难关系声明的预签名,验证者只有利用困难关系证据才可以将预签名转换为一个验证有效的全签名。当全签名被验证者公布后,签名者使用预签名和相应... 详细信息

适配器签名是在数字签名基础上扩展而来的一类密码学原语,该原语允许签名者生成一个隐含困难关系声明的预签名,验证者只有利用困难关系证据才可以将预签名转换为一个验证有效的全签名。当全签名被验证者公布后,签名者使用预签名和相应的全签名可以提取困难关系证据。利用适配器签名技术构造的诸多协议在区块链系统中具有众多应用,因而该原语成为了目前应用密码学与区块链技术领域的研究热点。可验证定时签名也是在数字签名基础上扩展而来的一类密码学原语,该原语允许签名者能够自主控制验证者获取签名的时间,以在实际应用中实现“延时发布签名的功能”,在某些区块链系统的应用中,可验证定时签名可取代时间锁脚本完成控制时间的功能,而且较时间锁脚本更具有应用普适性,因此可验证定时签名也成为了目前应用密码学与区块链技术领域的研究热点。基于双线性配对的数字签名方案BLS具有签名尺寸短,方案简洁易实现等优点,在比特币社区一直有将BLS签名列为标准签名的规划。诸多研究适配器签名技术的密码学工作者希望可以构建基于BLS签名的适配器签名方案。然而BLS签名方案是一个确定型数字签名方案,Erwig等人的工作已证明以BLS签名为代表的确定型数字签名方案不可能扩展为相应的适配器签名方案。为解决上述问题,修补BLS签名无法扩展为适配器签名方案的缺陷,本文通过在BLS签名算法中引入随机因子,成功实现了对BLS签名方案的随机化改造,构造了一个概率型数字签名方案rBLS,证明了 rBLS签名满足选择消息攻击下存在不可伪造性,并对rBLS签名方案进行了合理的性能评估。进一步,本文将rBLS签名方案扩展为相应的适配器签名方案,构造了首个基于双线性配对的适配器签名方案,证明了该方案满足选择消息攻击下存在不可伪造性,预签名适用性和证据可提取性。对该适配器签名方案进行了性能评估,并介绍了该方案在跨链原子交换协议中的应用。为在实际应用中实现签名者延时发布签名的功能,本文基于BLS签名方案,构造了一个可验证定时签名方案,证明了该方案满足选择消息攻击下存在不可伪造性和可靠性。介绍了该方案中使用的时间锁谜题方案的代数构造,并通过仿真实验,对方案中时间参数的选取进行了测定与分析。

关键词：双线性配对数字签名适配器签名可验证定时签名原子交换

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一种基于双线性配对的天地一体化网络安全身份认证方案

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信息网络安全 2020年第12期20卷 33-39页

作者：赵国锋周文涛徐川徐磊重庆邮电大学未来网络研究中心重庆400065 四川九强通信科技有限公司绵阳621000

文章提出一种基于双线性配对的天地一体化网络安全身份认证方案,认证过程中无需第三方参与即可完成网络内实体间的双向认证,且在认证过程中会协商出会话密钥,为后续的数据传输提供机密性保障。此外,方案的安全性基于椭圆曲线离散对数困... 详细信息

文章提出一种基于双线性配对的天地一体化网络安全身份认证方案,认证过程中无需第三方参与即可完成网络内实体间的双向认证,且在认证过程中会协商出会话密钥,为后续的数据传输提供机密性保障。此外,方案的安全性基于椭圆曲线离散对数困难问题(ECDLP)和椭圆曲线计算Diffie-Hellman困难问题(ECCDHP),安全性高,能够防御多种形式的攻击。文章最后对方案的可行性和有效,性进行了理论及性能分析。

关键词：天地一体化网络双线性配对双向认证密钥协商

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单服务器上的双线性配对安全外包方案

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计算机工程与应用 2020年第9期56卷 131-135页

作者：仝乐郝蓉于佳青岛大学计算机科学技术学院山东青岛266071 中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室北京100093

双线性配对运算在密码学领域具有广泛的应用,同时双线性配对运算也是密码算法中最耗时的运算之一。随着云计算的发展,将本地计算耗时的双线性配对运算外包给计算能力强的云服务器是一种可行的解决办法。提出一个基于单服务器的双线性配... 详细信息

双线性配对运算在密码学领域具有广泛的应用,同时双线性配对运算也是密码算法中最耗时的运算之一。随着云计算的发展,将本地计算耗时的双线性配对运算外包给计算能力强的云服务器是一种可行的解决办法。提出一个基于单服务器的双线性配对运算安全外包新方案,本地不需提前执行预计算,节省了存储空间,且本地仅需计算2次点加运算和10次模幂运算,执行效率得到提高。同时用户几乎能够以概率1检测到云服务器的恶意行为。

关键词：云计算安全外包双线性配对可验证性单服务器预计算

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双线性配对安全外包计算的研究

双线性配对安全外包计算的研究

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作者：仝乐青岛大学

学位级别：硕士

云计算具有成本低、易扩展等特点,被广泛应用于众多领域。通过云计算,资源受限的用户可以将计算任务外包给云服务器,从而提高本地效率。然而,云计算也带来了一些安全问题。首先,云服务器不是完全可信的,因此用户计算任务中的隐私信息需... 详细信息

云计算具有成本低、易扩展等特点,被广泛应用于众多领域。通过云计算,资源受限的用户可以将计算任务外包给云服务器,从而提高本地效率。然而,云计算也带来了一些安全问题。首先,云服务器不是完全可信的,因此用户计算任务中的隐私信息需要受到保护。另外,云服务器可能出于节约成本的目的,直接返回一个随机结果,而这个随机结果和真实结果对用户来说可能是计算不可区分的,因此用户需要有能力验证计算结果的正确性。此外,用户执行外包计算方案的开销要远远小于用户在本地完成计算任务的开销,否则外包计算就失去了意义。因此设计安全、高效、可验证的外包方案是一个值得研究的科学问题。双线性配对在密码学领域具有广泛的应用,其运算也是密码算法中最耗时的运算之一。对于计算资源有限的设备,将双线性配对运算外包给计算能力强的云服务器是一种可行的选择。本文分别基于双服务器、单服务器和区块链,提出了三个双线性配对安全外包方案:(1)提出了一个基于双服务器的双线性配对安全外包方案。资源受限设备实现安全通信主要依赖于加密算法,而双线性对是许多加密算法的基本运算。在资源受限设备上计算双线性配对非常耗时,因此众多基于双线性配对的加密算法很难大规模应用于资源受限的设备。现有的双线性配对安全外包方案大多基于预计算技术,然而资源受限设备很难有足够的存储空间来存储大量的预计算结果。针对这一问题,设计了基于双服务器的双线性配对安全外包方案,不需要预计算,安全高效且可验证概率接近1。(2)提出了一个基于单服务器的双线性配对安全外包方案。基于双服务器模型设计的安全外包计算方案需要两个服务器参与外包计算,并假定这两个服务器不能合谋,这样强的安全假设在实际应用中难以满足,因此实用性相对不强。针对这个问题,设计了一个基于单服务器的双线性配对安全外包方案,仅通过一个不可信的服务器就可以完成双线性配对的安全外包,同时用户能够以100%的概率验证结果的正确性。该方案也具有不需要任何预计算和本地执行效率高等优点。(3)提出了一个基于区块链的双线性配对安全外包方案。现有的双线性配对安全外包方案都不能实现公平支付,即在外包任务完成后,用户难以根据服务质量对云服务提供商完成支付。以去中心化为主要特点的区块链技术可以解决这一问题,通过授权区块链,设计了一种基于区块链技术的双线性配对安全外包方案,实现了公平支付,并通过实验证明了方案的可行性。

关键词：云计算安全外包计算双线性配对区块链

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基于双线性配对计算的认证算法实现

基于双线性配对计算的认证算法实现

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作者：张特吉林大学

学位级别：硕士

在新时代背景下,随着社会经济的迅猛发展,以及科学技术的不断创新与进步,人们对信息化计算管理有了新的认识与了解,并逐渐朝着高层次方向发展,同时也充分意识到网络与信息安全的重要性与必要性。安全认证技术的广泛普及与应用,不仅能从... 详细信息

在新时代背景下,随着社会经济的迅猛发展,以及科学技术的不断创新与进步,人们对信息化计算管理有了新的认识与了解,并逐渐朝着高层次方向发展,同时也充分意识到网络与信息安全的重要性与必要性。安全认证技术的广泛普及与应用,不仅能从源头上保证信息传输的稳定性与安全性,同时也能营造一个相对安全的访问环境。网络与信息技术发展同时带来了相关的安全问题。访问控制是解决网络与信息安全问题的关键技术之一,安全认证与身份鉴别又是访问控制技术的主要组成部分。身份认证或者认证技术通常基于密码学,特别是基于公钥密码体制,因此,基于椭圆曲线加密算法的安全认证技术成为安全领域的研究重点之一。在战场上,信息安全在某种程度上决定了战争的胜负,其重要性不言而喻。而我军在信息传输上,应用的装备以及加密方式多数比较老旧,一些单位还沿用着早些年间在国外进口的装备,技术比较落后,而且国外也掌握其性能,这为我们将来可能的战事的成败,带来非常大的安全隐患。对于加密而言,事实上我们永远无法做到加密后让他人不能够破解,只不过在时间开销上有所区别。或许简单的加密,他人利用黑客程序在几分钟内即可破解,但如果应用了较高级的加密算法,可能就增加了非法人员的破解难度,这样密码被破解的时间可能相对很长,或许是几年几十年,然而在这样的一个时间跨度内,被加密的内容可能已经失去时效意义,又或许已经成为公开内容。就好比在战争中,指挥官的命令具有时效性,我们的加密方法若能够在其具有时效性期间无法让敌方破解,这样一来,只要是能够增加密码被破解难度的,使加密内容在时效内相对安全,我们就认为这样的加密算法是一种好的算法。椭圆曲线加密认证作为密码学中的重要应用,因其更加优秀的安全性而越发具有研究意义。目前,大量基于椭圆曲线密码学方案被提出来,比如基于双线性配对的短签名方案,利用双线性配对的基于身份的盲签名和环签名方案等等,涉及密钥协商、数据加密和数字签名等众多领域,发展的极为迅速,国内外许多研究人员将精力放于其上,大量关于椭圆曲线加密的研究也就随之展开。本文针对一种基于椭圆曲线的双线性配对计算的认证算法进行设计实现,通过对椭圆曲线的研究和分析,在其基础上得出基于双线性配对计算的安全认证算法认证,主要实现了对文件的加密,解密以及验证的算法,并通过实验对其进行分析,主要工作包括:1.对椭圆曲线相关理论进行深的分析,深刻理解基于椭圆曲线加解密思想和原理,分析其安全性、开销与普遍应用的可行性等,以及面临的相关问题。在此基础上,结合双线性配对计算方法给出了一种安全认证协议。2.根据椭圆曲线上双线性配对计算的加密解密原理,设计一个安全认证协议的实现框架。3.通过参数选择方法,应用C语言实现一个认证算法原型,并进行了测试。

关键词：椭圆曲线双线性配对认证安全

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基于双线性配对的认证密钥协议研究及应用

基于双线性配对的认证密钥协议研究及应用

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作者：李冠琛沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

1984年由Shamir首次提出以身份为基础的公开密钥系统。之后由Boneh和Franklin使用双线性配对提出了以身份为基础的加解密系统。此后基于双线性配对之以身份为基础的密钥系统得到了广泛的关注和研究。然而,由于移动设备有限的计算能力,... 详细信息

1984年由Shamir首次提出以身份为基础的公开密钥系统。之后由Boneh和Franklin使用双线性配对提出了以身份为基础的加解密系统。此后基于双线性配对之以身份为基础的密钥系统得到了广泛的关注和研究。然而,由于移动设备有限的计算能力,因此并不适用于客户端和服务器环境下执行现有的可认证式安全机制协议所需要执行得比较耗时的双线性配对计算。异或一些适用于移动装置的基于双线性配对的运算协议并没有提供客户端与服务器之间的互相认证以及密钥交换。此外,最近基于身份使用双线性配对的可认证群密钥交换协议被提出,然而这些协议会遭到不同类型的内部参与者串谋攻击,并无法抵抗恶意参与者。本文主要研究基于双线性配对的以身份为基础的认证密钥协议的研究及其应用。在协议的研究部分,第一部分我们提出了一个安全的可相互认证式密钥协定,可以在用户端有较好的效能,并可以应用于客户端和服务器环境下的移动装置。第二部分我们对最近提出的可认证式群密钥交换协议进行安全分析,并指出其遭受的内部攻击类型。在协议的应用部分,第一部分我们通过使用双线性配对的基于身份的组合加密和签名密码体制(IBCEC)结合利用医疗信息-物理系统(MCPS)和云计算平台为病人提供先进的医疗服务。所有用户能够随时根据自己的需求访问云端信息,并确保云中保存数据的安全性和用户隐私的保护。第二部分我们设计了一种基于身份,采用双线性配对的组密钥交换协议并应用于无人机自组网络。这种方式消除了在线证书颁发机构,简化了密钥管理。保证飞行器自组网中信息部署的安全性,从而提高飞行器在平台网络飞行时的安全性,全面提升对恶意攻击和非恶意破坏行为的对抗能力,满足对未来数字化战场通信需求。

关键词：双线性配对相互认证组密钥交换医疗信息物理系统无人机自组网络

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基於雙線性配對之隱私保護資料鏈結

基於雙線性配對之隱私保護資料鏈結

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作者：林志訓中興大學

学位级别：碩士

身处於大数据时代，人们越来越关注在发掘资料的有用信息，寻找隐藏在其中的潜在关系。有别於一般开放资料的作法，即对资料集进行去识别化的处理方式。隐私保护资料链结 (PPRL）为一种发掘不同资料集中记录间对应关系的作法，并且保证... 详细信息

身处於大数据时代，人们越来越关注在发掘资料的有用信息，寻找隐藏在其中的潜在关系。有别於一般开放资料的作法，即对资料集进行去识别化的处理方式。隐私保护资料链结 (PPRL）为一种发掘不同资料集中记录间对应关系的作法，并且保证过程中不会泄露个人隐私。我们提出一套简单而有效的 PPRL 协议以作为往後现实生活中的信息挖掘平台。所提出的方法设计，还考虑到比对的次数。引入分箱机制来达到批次比对，并且降低所需要比对的次数。我们还通过实际测试来验证所提出协议的可行性与有效性。由於双线性配对的性质中不包含非确定性数学公式。我们能通过修改其中的数学演算法以符合 GPU 的开发，即减少分支指令在除法以及二次剩余判断中的使用频率。

关键词：隱私保護資料鏈結雙線性配對阻塞機制

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基于同态加密的电网隐私数据多维聚合优化算法

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重庆邮电大学学报（自然科学版） 2023年第2期35卷 352-359页

作者：王凌宇傅宏马创杨云国网重庆市电力公司营销服务中心重庆400015 重庆邮电大学软件工程学院重庆400065

针对智能电网实时采集用户用电数据聚合上传通信过程中存在的计算效率低、传输不安全、泄露用户隐私等问题,提出了一种基于同态加密的电网隐私数据多维聚合优化算法。利用基于盲因子技术的Paillier加密算法对多维数据进行整体加密和签名... 详细信息

针对智能电网实时采集用户用电数据聚合上传通信过程中存在的计算效率低、传输不安全、泄露用户隐私等问题,提出了一种基于同态加密的电网隐私数据多维聚合优化算法。利用基于盲因子技术的Paillier加密算法对多维数据进行整体加密和签名,并向聚合器报告加密后的密文和签名;采用双线性配对方案,对签名后的数据进行签名验证分析;利用Paillier加密算法的同态特性实现数据聚合。安全性分析证明,该算法解密安全且能抵抗外部攻击和内部攻击,批量验证也具有安全性。实验结果表明,提出的算法与其他4种对比算法相比不仅计算效率较优,而且通信效率也较优;与基于身份的同态方案相比,该方案的数据签名和签名验证所花费的时间分别可平均降低约510 ms和187 ms,在数据通信过程中所花费的时间平均降低了约449 ms。

关键词：同态加密盲因子签名双线性配对

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基于SM2的抗泄露群签名方案

基于SM2的抗泄露群签名方案

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作者：刘隆臻湖北大学

学位级别：硕士

国产商用SM2密码算法因其高效性和安全性而广受关注。然而,标准SM2签名算法仅能满足数字签名的一般需求即满足不可伪造性,无法实现如匿名性,可追溯性等其他功能需求。另外,侧信道攻击等泄露攻击手段获取密码系统的私密状态,从而威胁到... 详细信息

国产商用SM2密码算法因其高效性和安全性而广受关注。然而,标准SM2签名算法仅能满足数字签名的一般需求即满足不可伪造性,无法实现如匿名性,可追溯性等其他功能需求。另外,侧信道攻击等泄露攻击手段获取密码系统的私密状态,从而威胁到密码系统安全性。因此设计可以抵抗泄露攻击的SM2新型功能性签名算法是一个研究课题。本论文基于中国国家密码管理局推荐的SM2商用密码算法,提出了一个群签名方案。该方案旨在确保即使在密钥信息部分泄露的情况下,签名仍能保持满足不可伪造性,匿名性和可追溯性。更具体地,我们做了如下工作。首先,在有界泄露模型和辅助输入模型下,使用秘密状态分离技术,将SM2签名私钥分为两个部分,并将原本在椭圆曲线群中的计算映射到双线性配对上。通过这一系列操作原本的SM2签名算法可以抵抗泄露攻击。同时,在签名过程中加入部分匿名身份确认协议,使得SM2签名具有匿名性。其次,将去中心化可验证秘密共享机制引入到SM2签名方案中,将传统群签名的单一管理员扩展至多个,有效地避免了单个管理员的恶意行为。通过上述技术,我们设计出一种基于SM2签名的抗泄露群签名算法。接着,对方案进行安全性规约,并在通用双线性模型下证明了方案具有不可伪造性、匿名性和可追溯性。且本方案每次签名时可以最大容忍泄露率为21-o（1）。最后,将本方案与一些经典群签名方案和抗泄露签名方案进行了分析对比,并给出了对抗泄露群签名研究的未来展望。

关键词： SM2算法有界泄露模型去中心化可验证秘密共享机制双线性配对群签名

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