基于密钥隔离和数字水印技术的数字签名

《基于密钥隔离和数字水印技术的数字签名》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于密钥隔离和数字水印技术的数字签名作者：王智文　刘美珍　王虎奇[摘要]本文在分析了现行数字签名（PKI）的缺陷的基础上，提出基于离散对数问题的密钥隔离和数字水印技术的数字签名体制。利用z次多项式，将密钥分为用户密钥和系统密钥，签名时由用户密钥完成，密钥更新时由用户密钥和系统密钥合作完成。极大地提高了数字签名体制的安全性。　　[关键词]PKI用户密钥系统密钥数字签名　　　　一、引言　　　　在网络经济时代，电子商务逐渐成为一种主流商务模式。2004年8月28日经全国人民代表大会常务委员会审议批准通

2、过的《中华人民共和国电子签名法》（简称《电子签名法》）标志着电子签名与手写签名或印章具有同等法律效力。它适用于我国的电子商务、电子政务、网上银行及网上证券业并对它们的发展产生深远的影响。是我国进入世界先进数字化、网络化国家的重要标志之一，对我国电子商务、电子政务的顺利发展，提高我国信息化程度，提高我国的国民经济水平，提高银行界的经营效益和质量，将起着非常重大的促进作用。但目前比较成熟的，世界先进国家普遍使用的电子签名技术还是“数字签名”6技术。数字签名用于鉴定签名人的身份以及对一项电子数据内容的

3、认可。它还能验证出文件的原文在传输过程中有无变动，确保传输电子文件的完整性、真实性和不可抵赖性。随着网络的发展和普及，数字签名系统密钥的安全，一直是国内外研究人员的研究热点。　　　　二、现行数字签名的加解密技术的缺陷　　6　　现行数字签名的加解密技术绝大多数采用的是20世纪80年代由美国学者提出的公钥基础设施（PKI）。PKI是一种利用非对称密码算法(RSA算法，即公开密钥算法)原理和技术来实现的，并提供网络安全服务应具有通用性的安全基础设施。它利用公钥加密技术为电子商务、电子政务、网上银行和网

4、上证券业提供一整套安全保证的基础平台。用户利用PKI基础平台所提供的安全服务，能在网上实现安全的通信。它的组成如下图所示，图中，PKI的核心执行机构是认证机构CA，其核心元素是数字证书。它是一种权威性、可信任性和公正性的第三方机构。CA是不参与交易双方利益的第三方机构，因而具有公正性。在通信过程中，发方（甲方）将原文用哈希算法求得数字摘要，用签名私钥对数字摘要加密得数字签名，发方将原文与数字签名一起发送给接收方（乙方）；接收方验证签名，即用发方公钥解密数字签名，得出数字摘要；接收方将原文采用同样

5、哈希算法又得一新的数字摘要，将两个数字摘要进行比较，如果二者匹配，说明经数字签名的电子文件传输成功。根据Kerckhof假设，数字签名体制的安全性完全依赖于密钥的安全性。然而在实际应用中，由于采用公开密钥算法，密钥容易被攻破而带来严重后果。为了减轻密钥泄漏所带来的严重后果，有人提出了前向安全签名的概念，前向安全体制的思想是将整个系统的生存时间划分为n个时期，密钥根据更新算法在每个时期进行更新，而公钥保持不变。攻击者即使获得了某个时期的密钥，也无法对该时期以前的密钥构成威胁。但是随着各种无线、移动

6、数字产品的使用，密钥越来越多地保存在不安全的设备中，另外由于用户缺乏经验和保护意识，使得密钥很容易泄露。攻击者获得某个时期的密钥，虽然无法对该时期以前的密钥构成威胁，但是对该时期以后的密钥仍会构成威胁。因此系统仍将停止使用，重新建立。另外，由于用户对可信中心依赖过大，加密或签名的过程必须在可信中心的监督下运行，即可信中心有能力在用户不同意的情况下单独解密签名用户的文件。　　　　三、对数字签名的加解密技术的改进　　　　针对上述数字签名的加解密技术方面存在的缺陷，本文提出基于离散对数问题的密钥隔离和

7、数字水印技术的数字签名体制，利用z次多项式，将密钥分为用户密钥和系统密钥，签名时由用户密钥完成，密钥更新时由用户密钥和系统密钥合作完成(即上图中的甲方、乙方、CA共同完成)，从而实现密钥隔离的思想。该体制计算简单，安全性能高，实用性强。　　1.系统建立算法B(概率算法，由用户完成)6　　(1)随机选择两个n比特大素数P和q，P=2q+1，设Bq是中阶为q的子群，b是Bq的生成元；　　(2)随机选择一个Z次多项式，;　　(3)随机选择HASH函数H；　　(4)公开公钥，秘密保存密钥。公钥，由用户秘

8、密保存用户密钥，由可信中心秘密保存系统密钥。　　2.系统密钥更新算法U*(多项式算法，由可信中心完成)　　输入时期数i(1≤i≤n)，由系统密钥SK*计算出i时期的部分密钥，并将秘密传送给用户。　　3.用户密钥更新算法U(多项式算法，由用户完成)　　输入时期数i(1≤i≤n)，由i-1时期的密钥和i时期的部分密钥，计算出i时期的密钥，用户将秘密保存密钥，并销毁密钥。　　4.签名过程　　在i时期，设有待处理信息M,签名者将信息原文用哈希算法求得数字摘要，然后将数字摘要进行数字水印处理，用签名私钥对