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可信计算平台匿名认证方案的研究

作　者: 孟伟明
导　师: 谭良
学　校: 四川师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 可信计算可信平台模块直接匿名证明椭圆曲线零知识证明
分类号: TP309
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 47次
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内容摘要

本文详细分析了可信计算组织为解决匿名认证问题给出的三种方案,重点讨论了TPM v1.2规范中的DAA方案(文中称为BCC方案)。主要的工作如下:(1)针对在TPM v1.2规范中重点描述的是DAA协议的原理、复杂运算和关键步骤,并没有涉及和考虑:①实体之间的身份认证;②实体之间信息传输的机密性等问题,本文基于DAA基本原理设计可信平台身份证明的安全协议—AI-DAA,AI-DAA协议不仅能实现可信平台身份认证和隐私保护,而且能实现协议实体之间的身份认证和数据传输的机密性。(2)为了进一步优化该协议,找出性能瓶颈,定量地分析和测量DAA中各个实体的性能负荷是一个十分重要且必须的工作。本文详细分析了DAA的协议流程,提出了以机器周期为基本性能单位的性能负荷分布测量方法。该方法需要首先分析DAA协议中的各种复杂运算,针对不同的运算选用当前性能较好的算法,然后统计各个算法中大整数单精度乘法、单精度加法、读内存、写内存等基本运算的数目,最后通过汇总并转换得出DAA协议中各实体以机器周期为单位的性能负荷分布和总性能负荷。理论分析表明,该方法不仅能相对准确、精细、有效地定量计算出DAA协议中各实体的性能负荷和总的性能负荷,而且测出的性能负荷具有平台无关性,为该协议的进一步优化提供了依据。(3)基于普通椭圆曲线离散对数的困难性假设,本文提出了一种新的、较为优化的直接匿名证明方案—TMZ-DAA方案。该方案仍属于ECC-DAA类的方案。但与其它方案相比,该方案涉及到的主要运算是椭圆曲线的点加和标量乘,复杂性大大降低,不仅密钥长度和签名长度方案较短,而且在总性能方面得到了较大提高,降低了Join协议、Sign协议以及Verify算法中TPM、Host、Issuer以及Verifier等各个参与实体的计算量。为基于椭圆曲线的TPM提供了可行的隐私性保护解决方案。

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-17
  1.1 研究背景  9-14
  1.2 研究意义  14-15
  1.3 研究内容  15
  1.4 章节安排  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第二章知识背景  17-27
  2.1 数学知识  17-19
    2.1.1 基本符号  17
    2.1.2 大整数的二进制表示  17-18
    2.1.3 整数分解  18
    2.1.4 二次剩余群  18
    2.1.5 有限域离散对数  18-19
  2.2 数论密码学假设  19
    2.2.1 强 RSA 假设  19
    2.2.2 判定性 Diffie-Hellman 假设  19
  2.3 椭圆曲线  19-23
    2.3.1 Weierstrass 方程的变换  20
    2.3.2 椭圆曲线上的基本运算  20-22
      2.3.2.1 椭圆曲线上的加法运算规则  20-22
      2.3.2.2 椭圆曲线上的乘法运算规则  22
    2.3.3 椭圆曲线离散对数问题(ECDLP)  22-23
    2.3.4 椭圆曲线密码学  23
  2.4 零知识证明  23-25
    2.4.1 离散对数的零知识证明  24
    2.4.2 二次剩余群上离散对数的零知识证明  24-25
    2.4.3 椭圆曲线上的零知识证明  25
  2.5 Camenisch-Lysyanskaya 签名  25-26
  2.6 本章小结  26-27
第三章可信计算平台匿名认证方案  27-33
  3.1 简单 EK 认证  27-28
  3.2 隐私 CA 方案  28-29
  3.3 直接匿名证明方案  29-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章 DAA 的原理与设计  33-44
  4.1 DAA 协议初始化（发布者产生公钥和私钥）  33-36
    4.1.1 初始化流程  33-35
    4.1.2 初始化流程安全协议设计  35-36
  4.2 DAA-Join（TPM 获取DAA 证书）  36-39
    4.2.1 DAA-Join 流程  36-37
    4.2.2 DAA-Join 流程安全协议设计  37-39
  4.3 DAA-Sign（用证书签名消息m）  39-40
    4.3.1 DAA-Sign 流程  39-40
    4.3.2 DAA-Sign 流程安全协议设计  40
  4.4 DAA-Verify（利用公钥验证签名）  40-41
    4.4.1 DAA-Verify 流程  40-41
    4.4.2 DAA-Verify 流程安全协议设计  41
  4.5 协议设计的安全性分析  41-43
  4.6 本章小结  43-44
第五章 DAA 的性能计算新方法  44-63
  5.1 完整 DAA 协议复杂运算统计  46-50
  5.2 完整 DAA 协议复杂运算的算法选择  50-53
  5.3 完整 DAA 协议各阶段的基本运算统计  53-58
  5.4 完整 DAA 协议性能负荷分布的估算与分析  58-63
  5.5 本章小结  63
第六章一种优化的匿名认证方案  63-73
  6.1 一个有效实施可信计算平台的匿名认证的简单 DAA 方案  63-65
    6.1.1 方案简述  63-65
    6.1.2 方案特点分析  65
  6.2 可信计算平台的一种优化匿名认证方案  65-71
    6.2.1 完整流程描述  66-67
    6.2.2 方案特点分析  67-68
    6.2.3 性能的比较分析  68-71
  6.3 讨论与分析  71
  6.4 本章小结  71-73
第七章全文总结与展望  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
论文发表与参加的项目  78

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