基于双线性对的数字签名方案的研究

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1、基于双线性对的数字签名方案的研究第一章绪论1.1数字签名概述1.1.1数字签名的研究背景和意义现如今，人类进入了“信息化时代”，体现在网络化，数字化，宽带化以及智能化上，因特网深入人们的生活和工作的每一个部分，如：银行金融交易网络，火车订票系统，网上淘宝支付系统，各种聊天系统以及微信微博等等，大量的信息在网上运行，信息的安全受到了极大地重视。信息安全涉及到许多领域，如：密码学，信息论，网络技术，通信技术，计算机技术，管理技术，应用数学，法律等等，其中，密码理论有着重要的核心作用。没有了密码学，信息安全就没有了保障。密码

2、学包括密码编码学和密码分析学，编码学主要是将信息编码进而实现隐藏的一门学科，实现了信息的保密和认证。分析学主要是研究密码的破译，重点就是对密文的破译及伪造。在公钥密码出现以前，密码体制的安全是基于私钥和加密方法的保密，代价昂贵，主要应用于军事及政府机要部门。1976年，Diffie和Hellmann提出了公钥密码体制[1]，从此密码发生了一场变革，具有重要的意义。随着计算机通信技术以及电子商务的迅速发展，密码学从简单的消息加密技术扩展到数字签名[2]，消息认证[3]以及身份识别[4]等领域。1977年美国国家标准局公布

3、了数据加密标准DES[5]，1994年美国国家标准技术研究所又提出了数字签名标准AES[6]。数字签名是社会的信息化的必然产物，传统社会政治军事等的文件是通过手写签名或盖印章来实现的，从而在法律上得到认证。现今社会，网络信息化的发展，很多文件则以比特串的形式以网络传递，比特串的来源以及完整性都是需要认证的，有时候还需要多次重复认证，这就需要了比手写签名更高级的电子签名，即数字签名[7]。数字签名就是用私有密钥进行加密，而接收方则用公开的密钥进行解密，由公开密钥推不出私有密钥，即保护了私有密钥的安全。基本原理就是用私有密

4、钥加密消息，同时用公开密钥能够正确解密，进而肯定消息的签名是正确的。数字签名技术[8]可以解决很多问题，如伪造信息，对信息的篡改，冒充以及签名的抵赖等等，综上其功能主要表现在：机密性、完整性、身份认证、防伪造、防抵赖、防重放攻击等。数字签名具有同手写签名一样的法律效力，而1万方数据青海师范大学硕士学位论文且还不受时间和地点的限制，是重要的密码领域，比如数字签名的机密性，完整性以及身份认证性被广泛应用于电子商务以及电子财务系统。到目前，数字签名技术已经应用在了商业，金融，办公自动化等系统中，还应用于网上电子支付，投标，拍

5、卖，投票等领域，是保证电子商务和电子政务安全的关键技术。所以，数字签名的研究具有重要的理论和实际意义。1.1数字签名相关知识及发展现状数字签名方案主要有三个过程：系统的初始化，签名过程以及验证过程。（1）系统初始化过程每一个数字签名方案都是由一个5元组{M,S,K,SI,GVE}组成的，其中M是消息集合，S是密钥和签名集合，K是包含所有公钥和私钥的密钥集合，SIG是签名算法集合，VER是验证算法集合。（2）签名过程密钥集合的相应签名算法sigKÎSIG，siKg:M®S，消息mÎM，则有s=K，其中sÎS，则s就为消息

6、的签名，把签名(m,s)发给签名验证者。sig(m)（3）验证过程验证者收到签名(m,s)后，计算veKr(x,y)，其中vKe:Mr´S®{tr,fua}e，ì=tru,yesig(x)则有íîve(rfalsyesigxx,y)=,()KK¹，为真时签名有效，否则签名无效。k数字签名的分类有5大类：（1）基于数字难题的分类，有离散对数问题[9]，素因子分解[10]，椭圆曲线离散对数问题[11]，二次剩余问题[12]等等。（2）基于签名用户的分类，有单用户签名，多用户签名。多用户签名又叫多重数字签名[13]，可分为有

7、序多重和广播多重数字签名。（3）基于数字签名是否具有消息恢复[14]特性的分类。（4）基于签名人对所签消息的可见的分类：有普通数字签名和盲签名[15]，盲签名又根据签名者是否对消息拥有者的跟踪分为弱盲签名和强盲签名[16]。（5）基于签名人是否受人委托的分类，有普通数字签名和代理签名[17]，代理签名根据授权人的多个有代理多重数字签名[18]。2万方数据基于双线性对的数字签名方案的研究数字签名在现实生活中运用很广泛，这就要求产生更多特殊的密码签名来满足人们的特殊需求，就比如为了隐藏信息拥有者的隐私而要求签名人对所签的内

8、容是不知道，产生了盲签名；或者签名人将签名委托给另一个人，由其代签而产生了代理签名等等，以下介绍几种常见的具有特殊性质的数字签名：（1）盲签名[19]：要签名的人不知道信息拥有者的信息的内容。这种签名保护了所签内容的隐私性，使得其不被签名者获知。将盲签名的特性与其它签名结合起来，还可以组成新的签名，比如代理盲签名，群盲签名和环盲签