本文關(guān)鍵詞： 多變量公鑰密碼學(xué) UOV 在線離線簽名 代理簽名 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 彩虹帶分離攻擊　出處：《華南理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：密碼技術(shù)是現(xiàn)代社會通訊安全的必需品。在商業(yè)領(lǐng)域中,交易伙伴之間的通訊需要保持機(jī)密性;個人用戶也幾乎每天都需要進(jìn)行與密碼學(xué)有關(guān)的行為——例如在線網(wǎng)購或軟件下載。公鑰密碼學(xué)也叫非對稱密碼學(xué),是現(xiàn)代密碼學(xué)的一個標(biāo)志。一般的公鑰密碼學(xué)算法都是基于在數(shù)學(xué)上的某個困難問題而設(shè)計的。公鑰密碼學(xué)大大方便了網(wǎng)絡(luò)中用戶的通訊,每個用戶只需簡單地保存自己的密鑰即可,當(dāng)需要與某個用戶通訊時,通訊者只需要在網(wǎng)絡(luò)中獲取對應(yīng)用戶的公鑰即可以進(jìn)行需要的操作。目前,幾乎所有工業(yè)實用的公鑰密碼學(xué)方案都是基于兩種數(shù)學(xué)問題:大整數(shù)因子分解問題和離散對數(shù)的求解問題。這些方案的典型例子有RSA密碼體系,數(shù)字簽名算法DSA,ElGamal密碼體系和ECC密碼體系。但是,根據(jù)Shor提出的算法,一旦大規(guī)模的量子計算機(jī)得以構(gòu)建,基于以上這兩類困難問題的密碼方案將變得不安全。因此,為了應(yīng)對將來量子計算機(jī)對傳統(tǒng)公鑰密碼學(xué)帶來的威脅,尋找一些基于新的數(shù)學(xué)上困難問題的密碼學(xué)算法變得非常必要,這些新的困難問題必須可以抵抗量子計算機(jī)的攻擊。而這些能抵抗量子計算機(jī)攻擊的新型密碼學(xué),統(tǒng)稱為后量子密碼學(xué)。當(dāng)前,主要的后量子密碼學(xué)研究方向有如下的幾個分支:(1)基于格的密碼學(xué);(2)基于編碼的密碼學(xué);(3)基于Hash的密碼學(xué);(4)多變量公鑰密碼學(xué)(MPKC)。其中,多變量公鑰密碼學(xué)是本文的研究重點。通常,MPKC算法都具有計算上高效的特點,利于在計算能力有限的設(shè)備上實現(xiàn)。但是對于MPKC,目前還存在以下待解決的問題:1、多變量密碼方案的可逆陷門構(gòu)造2、為多變量密碼方案減少密鑰長度3、探討多變量密碼方案的安全性問題4、開發(fā)更進(jìn)一步性質(zhì)的多變量密碼方案基于這些問題的某些問題,本文分別研究和設(shè)計了不同的方案,這些方案包括:首先,受“多變量密碼方案的可逆陷門構(gòu)造”問題啟發(fā),我們提出一個新穎的可逆陷門,該陷門基于有限域里的超球面實現(xiàn)了一個可逆構(gòu)造,進(jìn)而能有效的用來構(gòu)造一個多變量公鑰密碼系統(tǒng)。為了達(dá)到全面的安全性和有效性,我們用這個陷門構(gòu)造了一個新穎的類非平衡油醋(UOV)簽名方案HS-Sign。最后,我們給出對HS-Sign的分析和實驗仿真。其次,受第二個問題和第四個問題的啟發(fā),我們提出了一個新型的能用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的“基于UOV的在線離線簽名方案”,通過構(gòu)造一個擁有在線離線性質(zhì)的簽名方案,我們實現(xiàn)了既能減少簽名時的私鑰大小,又能加快簽名速度的效果。此外,由于具有兼容性,我們的在線離線簽名方案還可以融合最近提出的一個技術(shù),從而達(dá)到減少公鑰的目的,通過融合后的參數(shù)選擇,在無線傳感器節(jié)點端進(jìn)行簽名/驗證的存儲需求減少了85.8個百分比,進(jìn)而我們能把新方案實際部署在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN上。再次,為了探索多變量密碼方案的安全性問題,我們把焦點集中在一個經(jīng)典的多變量簽名方案——UOV方案,我們討論了它的精確安全性,并通過對UOV實現(xiàn)全域映射,形式化地構(gòu)造了隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型下的一個比先前證明更緊的安全性歸約證明。此外,為進(jìn)一步進(jìn)行安全研究并關(guān)注到多變量密碼方案的第四個待解決問題“構(gòu)造更多可擴(kuò)展性質(zhì)的方案”,我們把進(jìn)行了全域映射后的UOV簽名方案進(jìn)行聚合構(gòu)造,提出了一個連續(xù)聚合的簽名方案。同樣地,我們在上述安全證明的假設(shè)下對該連續(xù)聚合簽名方案也進(jìn)行了形式化的安全性證明。最后,受第三個問題和第四個問題啟發(fā),我們提出了一個一般化的基于多變量公鑰簽名的代理簽名構(gòu)造方法。通過我們的一般化構(gòu)造方法,我們能方便對現(xiàn)存的多變量簽名方案轉(zhuǎn)化為一個可用的代理簽名方案。此外,我們?yōu)槲覀兊拇砗灻桨柑峁┝艘粋�形式化的安全證明———假定它基于的MPKC簽名方案是安全的,則它能在代理密鑰泄露的情況下達(dá)到自適應(yīng)的選擇性消息攻擊下存在性不可偽造(PS-UF-PKE)。為了進(jìn)一步說明我們構(gòu)造的一般化方法,我們使用該方法對目前流行的三個著名和有前途的簽名方案——UOV、Rainbow和MQ簽名方案進(jìn)行了實際轉(zhuǎn)換,最后我們對這三個實際的代理簽名方案均進(jìn)行了安全分析和實驗仿真。
[Abstract]:In the field of business , the communication between trading partners needs to be kept confidential , and it is very necessary for individual users to carry out the operations related to cryptography , such as online shopping or software downloading . In this paper , we propose a novel signature scheme based on UOV signature scheme which can reduce public key . In addition , we propose a generalized signature scheme based on multi - variable public key signature . In addition , we propose a generalized signature scheme based on multi - variable signature scheme .

【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN918.4

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本文編號：1484861