前向安全签名研究及代理权受限的前向安全代理签名方案

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在数字签名中使用前向安全算法,有效地降低了因私钥泄露所带来的损失,为加强私钥的安全管理提供了一种新的解决方法。本文重点分析一类时段参数在验证过程无效的前向安全签名方案,该类方案若某个时段的私钥泄露,可用该私钥伪造在此以前的任何时段的签名,因此并不具备前向安全性。与普通签名方案一样,传统的代理签名方案同样存在前向安全问题,即若原始签名者的私钥泄露,攻击者可伪造代理密钥及代理签名,在此之前的代理签名也变得不可信。针对以上问题,本文首先构造了一类新的前向安全签名方案,新方案将当前私钥与一随机数绑定,在签名中使用该随机数与时段参数,验证时必须有效使用与当前私钥所对应的时段参数,确保签名具有前向安全性。然后,将前向安全算法引入到代理签名中,提出两种代理权受限制的前向安全代理签名方案。两种方案中,原始签名者的私钥随时段单向进化,每个时段的代理密钥由该时段对应的私钥生成,用户在验证签名时需用到时段参数。即使原始签名者某个时段的私钥泄露,攻击者也无法知道在此之前的原始签名者的私钥,因而无法伪造在此之前的代理密钥,确保对应时段的代理签名的有效性。为限制代理权限,方案将代理密钥与包括代理者身份及代理权限范围的授权消息绑定,有效地防止代理者转让或滥用代理权。本文最后分析了前向安全签名中普遍存在的“后向”安全问题,指出Burmeste等人所提的强前向安全签名方案中,每进入到一新的时段要更换公私钥,计算量及所需存储的公钥空间过大,实用性不强。提出一种解决后向安全问题的新的强前向安全签名方案,新方案中,用户的公钥固定,而私钥还是采用单向进化算法,效率得到了较大的提升。
摘要第7-8页
ABSTRACT第8页
插图索引第10-11页
附表索引第11-12页
第1章 绪论第12-23页
    1.1 引言第12-15页
    1.2 私钥管理安全需求及前向安全签名研究概况第15-18页
    1.3 代理签名研究概况及前向安全需求第18-20页
    1.4 本文的主要工作第20-21页
    1.5 本文的内容结构第21-23页
第2章 一类前向安全签名方案的分析与改进第23-34页
    2.1 前向安全签名的形式化定义及特点第23-24页
    2.2 时段参数在验证过程无效的前向安全签名方案第24-26页
        2.2.1 吴方案描述第25-26页
        2.2.2 吴方案的前向安全性分析第26页
    2.3 新的基于ELGAMAL 体制的前向安全签名方案第26-29页
        2.3.1 新方案的时段参数引入方式第27页
        2.3.2 新方案的实现第27-29页
        2.3.3 前向安全性分析第29页
    2.4 基于SCHNORR 体制的前向安全签名方案第29-30页
    2.5 两种新方案的性能分析及评价第30-33页
    2.6 本章小结第33-34页
第3章 代理权受限的前向安全代理签名方案第34-49页
    3.1 代理者私钥单向进化的代理签名方案第34-35页
    3.2 前向安全代理签名的定义及性质第35-38页
    3.3 代理权的转让和滥用问题第38-39页
    3.4 基于GUILLOU-QUISQUATER 体制的前向安全代理签名方案第39-44页
        3.4.1 私钥进化设计及代理权的限制方式第39-40页
        3.4.2 方案实现第40-43页
        3.4.3 安全性分析第43-44页
    3.5 基于SCHNORR 体制的前向安全代理签名方案第44-46页
        3.5.1 方案描述第44-46页
        3.5.2 安全性分析第46页
    3.6 两种新方案的性能分析及评价第46-47页
    3.7 本章小结第47-49页
第4章 公钥不变的强前向安全签名方案第49-54页
    4.1 前向安全签名中的后向安全问题第49页
    4.2 MIKE BURMESTER 等人的方案及缺陷第49-50页
    4.3 新的公钥不变的强前向安全签名方案第50-53页
        4.3.1 新方案强前向安全的解决方法第50-51页
        4.3.2 方案描述第51-52页
        4.3.2 安全性分析第52-53页
    4.4 本章小结第53-54页
结论第54-56页
参考文献第56-60页
致谢第60-61页
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录第61页
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