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无证书数字签密方案的研究

作　者: 李鹏程
导　师: 何明星
学　校: 西华大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 无证书公钥密码体制数字签名数字签密双线性对可证明安全性随机预言机模型
分类号: TN918.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 30次
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内容摘要

随着信息技术的高速发展,特别是计算机网络技术的广泛应用,信息安全显得越来越重要,已经成为国内外计算机和网络应用领域普遍关注的热门研究课题。信息安全的核心技术之一是密码技术。1997年,郑玉良教授首次提出了新的密码学原语——数字签密。数字签密不但使得传统意义上的数字签名和公钥加密两个功能在一个逻辑算法中得以同时实现,而且其计算量和通信成本都要远远低于传统的“先签名后加密”方法,因而数字签密是同时实现保密通信和消息认证功能的一个有效方法。目前,数字签密技术已经被广泛应用于信息安全应用领域,比如在密钥协商、电子现金支付等领域。本文主要研究无证书数字签密方案的设计及其安全性证明,取得的研究成果主要包括以下几个方面:1.分析和讨论了当前基于无证书公钥密码体制的数字签名及数字签密方案,对它们的安全性和运行效率作了较为详尽的分析和总结,另外还对无证书数字签密体制的安全模型作了详细的探讨和总结。2.基于双线性对,设计了一个高效的无证书数字签名方案(LH方案),然后在LH方案的基础上构造了一个无证书数字签密方案(LHL方案)。LHL方案通过在系统初始化阶段预计算1次双线性对运算,使得在签密和解签密阶段只需要2次双线性对运算,大大提高了签密方案的运行效率。本文还对该方案的安全性进行了启发式分析,分析结果表明,在Riyami和Paterson 2003年提出的无证书公钥密码体制安全模型以及离散对数问题(DLP)、计算Diffie-Hellman问题(CDHP)困难性假设下,LHL无证书数字签密方案是安全的。3.设计了一个在随机预言机(Random Oracle)模型下提供了可证明安全性的无证书数字签密方案(LHLL方案)。该方案在签密阶段不需要双线性对运算,仅仅在解签密阶段需要2次双线性对运算,大大提高了计算效率。另外,与其它的无证书数字签密方案相比较,该方案具有较短的签密长度,从而降低了通信成本。最后,在随机预言机模型下对该方案进行了安全性证明。4.最后,利用C++程序设计语言以及MIRACL库,对设计的LHL无证书数字签密方案进行了仿真实现,其运行结果证实了该算法的正确性、可行性和高效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 研究目的和意义  9-11
  1.2 国内外研究现状和发展趋势  11-17
    1.2.1 无证书公钥密码体制  11-13
    1.2.2 无证书数字签名  13-15
    1.2.3 无证书数字签密  15-17
  1.3 本文主要工作和内容安排  17-19
    1.3.1 本文主要工作  17-18
    1.3.2 本文结构安排  18-19
2 预备知识  19-30
  2.1 数学基础  19-21
  2.2 复杂度理论  21-22
  2.3 椭圆曲线密码学  22-24
  2.4 哈希函数  24-25
  2.5 数字签名  25-27
  2.6 数字签密  27-29
  2.7 小结  29-30
3 无证书数字签密体制  30-45
  3.1 无证书数字签密简介  30-32
  3.2 无证书数字签密的安全属性  32-33
  3.3 一个高效的无证书数字签名方案（LH 方案）  33-38
    3.3.1 LH 无证书数字签名方案  34-36
    3.3.2 LH 方案的正确性  36
    3.3.3 LH 方案的安全性  36-37
    3.3.4 LH 方案的效率分析  37-38
  3.4 一个新的高效的无证书数字签密方案（LHL 方案）  38-40
  3.5 LHL 方案的正确性分析  40-41
  3.6 LHL 方案的安全性分析  41-43
    3.6.1 LHL 方案的机密性  41
    3.6.2 LHL 方案的不可伪造性  41-43
    3.6.3 LHL 方案的前向安全性  43
    3.6.4 LHL 方案的可公开验证性  43
  3.7 LHL 方案的效率分析  43-44
  3.8 小结  44-45
4 可证明安全性的无证书数字签密体制  45-67
  4.1 安全性证明的国内外研究现状  45-47
  4.2 一个新的高效的无证书数字签密方案(LHLL 方案)  47-49
  4.3 随机Oracle 模型下LHLL 方案的形式化证明  49-65
    4.3.1 LHLL 方案的正确性分析  49-50
    4.3.2 LHLL 方案的安全模型定义  50-54
    4.3.3 LHLL 方案的安全性证明  54-65
  4.4 LHLL 方案的效率分析  65-66
  4.5 小结  66-67
5 算法的实现  67-74
  5.1 MIRACL 库简介  67
  5.2 运行环境  67
  5.3 实现目标  67-68
  5.4 LHL 方案的算法实现  68-73
  5.5 小结  73-74
结论  74-76
参考文献  76-81
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  81-82
致谢  82-83

无证书数字签密方案的研究

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