密钥安全相关密码体系的研究

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1、山东大学博士学位论文密钥安全相关密码体系的研究姓名：于佳申请学位级别：博士专业：计算机软件与理论指导教师：李大兴20060315山东大学博士学位论文我们针对这个公开问题提出了高效的可证安全的前向安全签名。前向安全可结合门限方法和动态方法，形成安全层次更高的前向安全门限方案和前向安全动态门限方案。我们于第五章中对此领域中的热点刚题进行探讨，并提出若干具有独特优势的新方案。强前向安全性中主要包括密钥隔离安全性和抗入侵安全性，它们都需要一个外围设备(或基地)，能够保证密钥泄漏后密码体系的安全性。但抗入侵安全签名的特殊结构决定了其并不容易构造，本论文之前仅存在一个具体的方案。在第六章中，我们首先

2、给出一些密钥隔离签名的新扩展；然后构建了目前存在的第二个具体的抗入侵签名方案；最后，我们还首次给出了抗入侵签名的安全性证明。密钥提取协议可以利用网络服务器解决漫游用户的密钥存储问题，当漫游用户需要使用相关密钥时，仅需要通过自己的身份以及一段很容易记的口令，从网络中的服务器(组)上下载。在第七章中，我们分析了目前存在的密钥提取协议中存在的问题，并提出一个新的协议来解决这些问题。本文的主要工作是对上述密钥安全相关的密码体系进行研究，取得的主要研究成果归纳如下：●解决了Wong等提出的一个未解决问题，提出了一个基于加法共享的可验证秘密再分发协议，不但可以验证秘密影子和子影子的正确性，而且能够恢

3、复错误的影子，同时可以鉴别错误旧成员的集合，能够解决错误旧成员定位困难的问题。由于采用的是加法共享的方式，所以可以方便的转化为动态RSA再分发体制。·指出了动态安全方案中的强假设条件依赖问题，并提出了一个新的可验证秘密再分发协议，可以使动态方案减小对强假设的依赖性，形成更为灵活、实用的动态方案。●分析并归纳了各种门限方案的安全性证明方法。提出了一个分层的基于身份的动态门限签名方案，方案具有分层的PKG结构，相对于一般的门限签名方案，具有的是安全性更高的动态属性，利用离散对数相等的知识证明协议来保证部分签名的正确性。并给出了方案的几种扩展。●针对Itkis提出的一个公开问题，提出了一个基于

4、配对并使用二进制树结构的前●，山东大学博士学位论文向安全签名方案。由于使用了新的密钥更新策略和密钥存储结构，以及通过二又树的前序遍历技术将时问段与二进制树所有节点关联的技术，使得方案的验证算法时间和签名长度的r项复杂性较相同结构的其它方案从O(109T)降低到研1)，其密钥产生、密钥更新、签名算法所需时间的丁项复杂度全部可以达到0(1)，同时具有很短的公私钥长度。依赖于CDH假设，证明了方案在随机预言模型中是前向安全的。·提出了两个关于前向安全公钥加密和签名方面的公开问题。·构造了一个基于乘法共享的短密钥前向安全门限签名方案，方案实现十分简单，可以抵御窃听的敌手，我们还采用了份额的子份额

5、技术，使得方案可以抵御能力更强的恶意敌手。·第一次明确给出了可以抵御移动恶意敌手的前向安全动态门限签名的形式化定义，并提出了第一个具体的FPTSIG方案，方案能够达到最优弹性，即，当参与成员个数n=2t+l时，可抵御收买t个成员的移动恶意敌手，我们给出了方案的前向安全性证明，并阐述了演化算法和份额更新算法的可合并条件，指出提出的方案满足此条件。·提出了一个GDH群上一个新的交互式知识证明协议，并证明了其满足完备性、合理性、零知识性；然后，使用抗碰撞的Hash函数将其转化成非交互的版本，并运用这个非交互的知识证明协议构造了第一个基于配对的前向安全门限签名方案，方案的效率很高、交互次数也很少

6、；最后，证明了方案的安全性。●给出了密钥隔离签名的一些新扩展。●指出了强前向安全模型中的缺陷。●继Itkis的抗入侵签名方案之后，提出了第二个具体的抗入侵签名方案，方案具有比Itlds的方案更好的平均性能，所有费用参数的复杂性不会超过O(109T)，这是Itkis的方案无法达到的。另外的一个突出贡献：第一次明确给出了抗入侵签名方案的安全性证明．●分析了以前基于口令的密钥提取协议的不足，并提出了一个新的协议，协议可应用于多服务器漫游系统，与以往的协议不同，提出的密钥提取协议解决了服务器出错时的低效问题，不但在服务器正常时十分高效，即使在某些服务器出错时协议仍然十分高效，提出的协议具于新的属

7、性——锚误服务器可识别性，山东大学博士学位论文更具有实用性。上述这些工作的研究成果可广泛应用于：证书认证【cA)系统，电子商务中银行电子货币的签名系统，安全数据库系统，Web网站认证系统，密钥托管系统，可撤销的电子现金系统，电子投票系统，用户漫游系统等许多领域。关键词：门限方案；前向安全；数字签名；知识证明；可证安全●山东大学博士学位论文ResearchoiltheCryptosystemRelatedtoSecretKeySecu