无证书公钥密码体制理论和应用的研究

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1、西安电子科技大学博士学位论文无证书公钥密码体制的理论与应用研究作者：张曼君导师：裴昌幸教授学科：通信与信息系统学位：工学博士2013年4月中国西安l愀嬲Y2380023StudyonTheoryandApplicationsofCertificatelessPublicKeyCryptosystem，，一-ADissertationPresentedtoXidianUniversityInCandidacyfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinCommunicationandInformationSystemsbyZhangManjunXi’an，P．R．C

2、hinaApril，2013西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人虢％鼍移日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：

3、研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在一年解密后适用本授权本人签名：拯量歪导师签名：日期：塑!i：垒：2Et期：摘要==；：=：=：：；======；=；===；=============无证书的公钥密码体制克服了传统公钥密码体制中公钥证书的管理问题，又解决了基于身份的公钥密码体制中密钥托管的问题，

4、已经得到了学术界相关领域的广泛关注，具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。本文从理论和应用两个方面对无证书的公钥密码体制进行了研究。在理论方面，主要对无证书的认证密钥协商协议以及签名算法进行研究；在应用方面，主要对移动IP网络和无线传感器网络的注册及认证协议进行研究，并且结合理论研究成果，提出了移动IP和无线传感器网络下的无证书密码应用协议。主要研究结果如下：1．利用椭圆曲线加法群构造了一个无双线性对的无证书认证密钥协商(CLAKA)协议。协议基于计算性Diffe．Hellman问题，实现了无双线性对的无证书隐式认证，并且得到了最小化的消息交互次数。在随机预言机模型下对协议进行安全性证

5、明，结果表明，协议能够提供完善的安全性；同时与其他相关协议进行比较，由于算法去除了双线性对运算，因此是已知最高效的CLAKA协议。2．基于无证书的公钥密码体制，在椭圆曲线中建立了一种无证书的签名方案。算法去除了双线性对运算，提高了执行速度；具有最短的签名长度，减少了传输时延。因此，本文的签名方案适用于实时性要求高且计算能力有限的移动设备。3．设计了一种移动IP网络中基于无证书公钥体制的注册协议。通过将无证书公钥密码体制引入到移动IP网络，实现外地代理和家乡代理之间的相互认证，一方面极大地改善了基于公钥证书的移动IP注册协议的性能，另一方面也避免了基于身份的移动IP注册协议存在的密钥托管问

6、题。由于协议中的无证书密码算法不涉及对运算，因此，与现有的同类协议相比，本文的移动IP注册协议实现了安全和效率的双赢。4．构建了一种无线传感器网络中无证书的广播认证协议CLBAS。协议基于一种具有较短签名长度的无证书签名算法CLSS和具有部分消息恢复的Schnorr签名方案，避免了基于传统公钥证书和基于身份密码体制的证书管理和密钥托管问题，同时在无线传感器网络中实现了强安全性、完善可扩展性和高效性的多用户广播认证。关键词：无证书公钥密码体制认证密钥协商数字签名移动IP无线传感器网络AbstractCertificatelessPublicKeyCryptosystem(CLPKC)has

7、beenreceivedagreatdealofattentionasitsadvantageoustoboththetraditionalPublicKeyCryptosystem(PKC)intheabolishmentofthepublickeycertificateandtheIdentity-basedCryptosystem(IBC)inavoidingkeyescrow．TheresearchonCLPKChasimp