本文選題：公鑰密碼學 + 數(shù)字簽名�。� 參考：《中國科學技術大學》2014年博士論文

【摘要】：數(shù)字簽名方案是公鑰密碼學的重要組成部分,它可以用來鑒別用戶的身份和數(shù)據(jù)的完整性。隨著網(wǎng)絡通信的普及和新興應用的涌現(xiàn),需要處理的安全問題越來越多,數(shù)字簽名方案因而發(fā)揮著越來越重要的作用。基于格上困難問題的數(shù)字簽名方案是一類特殊的數(shù)字簽名方案,相比其他種類的數(shù)字簽名方案來說,這類數(shù)字簽名方案具有更堅實的安全基礎和更高的計算效率。此外,基于格的數(shù)字簽名方案還能夠抵御未來量子計算機的攻擊,是公鑰密碼學的一個研究熱點。盡管目前已經有一些基于格的數(shù)字簽名方案出現(xiàn),但是種類還是偏少,并且它們的存儲和通信開銷普遍較大,這大大限制了此類數(shù)字簽名方案的應用和大規(guī)模普及。 有鑒于此,本文從豐富格上數(shù)字簽名方案的種類及提高它們的效率兩方面著手,取得了以下研究成果： 1.設計了首個基于格的消息恢復簽名方案,并在隨機預言模型下證明了方案的安全性。相比已有的格上數(shù)字簽名,該簽名方案更加高效。 2.提出了環(huán)簽名方案的一種較強的安全模型,并在該模型下設計了一種可證安全的格上環(huán)簽名方案,該方案比以往的格上環(huán)簽名方案更高效。 3.采用新的設計方法提出了一種新的可證安全的格上身份基簽名方案,該方案比以往的格上身份基簽名方案效率更高。此外,根據(jù)這個新的身份基簽名方案提出了格上第一個允許消息恢復的身份基簽名方案。該方案在隨機預言模型下是可證安全的,且效率比格上標準的身份基簽名方案更高。 4.提出了兩個新的格上分層的身份基簽名方案。以往的格上分層的身份基簽名方案,用戶的簽名私鑰和簽名長度大小都隨著用戶身份深度的增加而增加,不利于此類簽名方案在大規(guī)模用戶環(huán)境下的應用。為此,分別提出了標準模型下可證安全的和隨機預言模型下可證安全的格上分層的身份基簽名方案,它們的簽名私鑰和簽名長度大小均是較小的固定值,因而能更好的滿足實際應用需要。 5.將格上數(shù)字簽名方案從傳統(tǒng)的公鑰密碼系統(tǒng)和身份基密碼系統(tǒng)推廣到無證書密碼系統(tǒng)和基于證書的密碼系統(tǒng)中,分別設計了首個格上無證書簽名方案和基于證書的簽名方案,并在隨機預言模型下證明了這兩個方案的安全性。由于無證書簽名和基于證書的簽名具有較高的安全性和效率,這使得格上數(shù)字簽名方案向實用化方向又邁進了一步。
[Abstract]:Digital signature scheme is an important part of public key cryptography, it can be used to identify the identity of users and the integrity of data. With the popularization of network communication and the emergence of new applications, more and more security problems need to be dealt with, so digital signature schemes play a more and more important role. The digital signature scheme based on the difficult problem on the lattice is a kind of special digital signature scheme. Compared with other digital signature schemes, this kind of digital signature scheme has more solid security foundation and higher computational efficiency. In addition, the lattice-based digital signature scheme can resist the attack of future quantum computers, and it is a hotspot in public key cryptography. Although there are some lattice-based digital signature schemes, there are still a few types, and their storage and communication costs are generally large, which greatly limits the application and large-scale popularity of this kind of digital signature schemes. In view of this, this paper starts with the types of digital signature schemes on rich lattices and improves their efficiency, and obtains the following research results: 1. The first lattice-based message recovery signature scheme is designed, and the security of the scheme is proved under the stochastic prophecy model. Compared with the existing digital signature on the lattice, this signature scheme is more efficient. 2. 2. In this paper, a strong security model of ring signature scheme is proposed, and a provable secure upper ring signature scheme is designed under this model. The scheme is more efficient than the previous scheme. Using a new design method, a new verifiable secure signature scheme is proposed, which is more efficient than the previous scheme. In addition, according to the new identity-based signature scheme, the first identity-based signature scheme on the lattice that allows message recovery is proposed. The proposed scheme is provable and secure in random oracle model and is more efficient than the standard signature scheme based on identity. 4. Two new hierarchical identity base signature schemes are proposed. In previous hierarchical signature schemes, the signature private key and signature length increase with the increase of the user's identity depth, which is not conducive to the application of this signature scheme in the large-scale user environment. For this reason, we propose a hierarchical identity base signature scheme with provable security in standard model and probabilistic security in random prophecy model. Their signature private key and signature length are both small fixed values. Thus can better meet the actual application needs. 5. The digital signature scheme on lattice is extended from the traditional public key cryptosystem and the identity based cryptosystem to the certificate-free cryptosystem and the certificate-based cryptosystem. The first signature-free signature scheme and the certificate-based signature scheme are designed, respectively. The security of the two schemes is proved under the stochastic prediction model. Due to the high security and efficiency of the non-certificate signature and the certificate-based signature, the digital signature scheme on the lattice has taken a step forward in the practical direction.
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN918.1;O153.1

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本文編號：2080026