基于椭圆曲线密码和群签名的电子货币的研究与实现

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1、中国料孽教求犬誊博士学位论文基于椭圆曲线密码和群签名的电子货币的研究与实现作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：奥斯曼计算机系统结构杨寿保教授二O一二年三月二十八日IIlllJltlllllllPJllllllllllriiillHIliY2125747UniversityofScienceandTechnologyofChinaADissertationforDoctorialDegreeEllipticCurveCryptographybasedGroupSignaturesandImplementation

2、onElectronicCashAuthor’SName：Specialty：一●bupervlsor：FinishedDate：inateKhalidOsmanElaalimComputerSystemArchitectureProf．ShoubaoYangMarch28m，2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作

3、了明确的说明。作者签冬k幽砺砬中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行i检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的屯子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。d公开口保密(——年)作者签名：皇姓签字日期：垒堡l垒=Q＆：垒刍导师签名：签字日期：2D12。

4、os—a拿摘要随着互联网络的发展以及信息技术的不断进步，许多传统意义上的离线服务，如电子货币、邮件、电子选举和电子政务等，都适时地转变为了线上服务。现今，构建面向信息的公司或企业，不仅彰显公司的科技实力，更是获得公司竞争力的商业策略。电子货币是一种最突出的、与日常生活息息相关的线上电子商务的例子。即便如此，因为安全问题的原因，这一便利的工具至今仍未赢得大众的广泛信任。为解决电子商务中的安全问题，提高公众对于线上电子活动的信任度，本文基于椭圆曲线中的双线性映射理论，在电子货币和群签名两个方面展开研究，主要工作如下：本

5、文提出了一种基于用户身份的群签名机制，该机制可以解决因为增加新的群成员，或删除旧的群成员时产生的问题。这样，我们的群签名机制可以很好地适应于大的用户群组系统，因为群的公钥和签名的长度和群的大小无关。这种基于用户夏D的群签名方法的安全性依赖于解离散对数的难度，以及椭圆曲线上的双线性映射难度。另外，这种机制允许群用户用同样的密钥对多次签名。同时，我们证明了本机制对于伪造攻击和链接攻击是安全的，并且当群成员试图欺骗攻击时群的管理者可以追踪到这些成员。本文提出了两种基于椭圆曲线密码ECC的电子货币机制。第一种机制采用单秘密

6、密钥，在发生重复消费时该密钥可以被解读。而第二种机制采用双秘密密钥，在发生重复消费时只有一个密钥可以被解读，另外一个依然保密。双密钥机制的优势在于，当发生消息泄露时，用户不需要重新开一个账户，原有账户的安全性不变。由于这两种机制都是盲电子货币，因此，银行无法获得电子钱币的任何信息，从而保证了电子货币的安全性。同时，除了抵御双向消费，这两种方法均具备不可伪造性、不可链接性，并能够抵御洗黑钱和电子敲诈等行为。更进一步地，因为采用了注册机制，基于双密钥机制的电子货币系统能够极大地简化零知识证明(ZeroKnowledge

7、Proofs，zKy)的过程。除此之外，客户还可以在一次取款交易中取出较大数量的电子钱币，只要不是重复消费，银行和商户都无需验证，这样可以减少因分次取款引起的计算开销。本文深入研究了群签名相关的理论和工作，将本文的群签名机制结合到现有的电子货币系统中去。论文给出了如何应用我们的群签名机制去构建电子货币系统，在该系统中，多家银行可以安全地发行匿名的、不可追踪的电子货币。进一步地，在某些特定的场景下，一个可信第三方还可以撤销可疑交易的匿名性以便摘要追踪。本文所提出的机制，其相关参数的空间、时间和通信复杂度都与群组大小无

8、关。最后需要指出，本文所构建的系统能够确保重复消费者可被追踪，支持电子货币可追踪，并且提供在标准假设下的不可伪造的、匿名的、安全的电子货币。关键词：椭圆曲线密码，双线性对，零知识证明，群签名，基于身份的群签名，电子货币IIABSTRACTWiththerapidoftheIntemetanddevelopmentofinformationtechnologi