基于SM9算法可证明安全的区块链隐私保护方案

为了解决区块链交易过程中的隐私泄漏问题,对SM9标识密码算法进行改进,提出了基于身份认证的多KGC群签名方案.以联盟链为基础,设计了基于SM9算法可证明安全的区块链隐私保护方案,并对以上方案进行安全性与效率分析.通过分析证明,方案具有签名不可伪造、保证节点匿名及前向安全等特性.通过效率分析：该方案较Al-Riyami等人提出的无证书签名方案减少2次双线性对运算,验签效率提高约40%;较Tseng等人与Chen等人提出的方案分别减少4次与2次指数运算,计算效率整体得到提高.该方案通过多KGC群签名保护交易双方的用户身份,实现在节点间进行身份验证的同时,保护了节点的隐私.     

一个零知识的不可否认数字签名算法

本文采用单向函数及分割选择思想实现零知识证明,提出了一个新的零知识的不可否认数字签名算法。通过执行该算法,签名者可向验证者证明一个合法签名的有效性,也能证明一个非法签名的无效性。协议双方的信息交互次数少,效率高,可在签名者未知待验证的原消息及签名的条件下完成签名的有效性证明,以保护验证者的隐私。     

一个高效的基于证书数字签名方案

基于证书公钥密码学是Gentry在Eurocrypt 2003上首次提出的,它克服了传统公钥系统中存在的证书管理问题和基于身份公钥系统中存在的密钥托管问题。基于计算性Diffie-Hellman假设,构造一个Shnorr型的高效的基于证书数字签名方案,并在随机预言机模型（Random Oracle Model）下证明其安全性。该方案在签名算法中不需要任何双线性对运算,在签名验证算法中只需要一个双线性对运算,在效率上优于已有的基于证书数字签名方案。     

基于SM9盲签名的OpenID协议

OpenID是一个以用户为中心的数字身份识别框架,同时又是一个去中心化的网上身份认证系统,它具有开放、分散、自由等特性。但是,当前已有的一些OpenID协议在有效保护用户隐私方面仍存在诸多不足,如身份提供商可以通过每次使用了解用户登录的依赖方信息。针对上述问题,本文提出一种基于盲签名的OpenID协议设计思路,将OpenID依赖方的网站标识符进行盲化。首先基于国密算法SM9设计一个身份基盲签名方案,并证明该方案的安全性依赖于SM9签名方案;随后基于上述盲签名方案,设计一个OpenID协议;最后通过仿真实验和理论分析论证所提出的OpenID协议的高效性和安全性。     

一种基于属性环签名的高效匿名证明协议

远程证明是可信计算领域中亟待突破的重要问题。结合二进制证明和基于属性的证明,应用环签名思想提出了一种简单、高效的匿名远程证明协议。该协议不需要属性证书,也不需要AIK证书,它通过借助一个离线可信第三方,应用可信计算绑定和密封机制,采用基于双线性对的属性环签名,同时实现了平台的身份证明和完整性状态证明。分析和实验表明,该协议具有不可伪造性、平台身份匿名性、配置隐私保护性和抗共谋性,并具有很高的运行效率;与现有典型的基于双线性对证明协议相比,签名长度减少了79.73%,所需验证的双线性对减少了50.00%,很好地解决了一直困扰可信计算中的远程证明和效率问题。     

基于SM2的两方协作盲签名协议

SM2是我国于2010年发布的椭圆曲线公钥密码标准,由于其具有比RSA签验速度快、存储空间小和运算复杂度低的特点被广泛应用于金融、社保等领域。随着国密算法的推广应用,密钥安全和数据隐私问题备受关注。单密钥签名模式的签名权力过于集中,无法满足分布式环境的应用需求,密钥泄露将威胁整个密码系统的安全,密钥的安全存储和合理利用问题亟待解决。此外,标准 SM2 数字签名算法无法实现消息内容的隐私保护功能,国密算法的签名消息的隐私保护有待进一步探究。针对签名算法的密钥安全和数据隐私问题,已有对SM2的协作签名研究和盲签名研究,然而,没有对SM2盲签名的协作设计,提出一种两方协作的盲签名协议,允许除用户以外的两方执行签名操作,签名过程无须恢复完整私钥,不会泄露部分私钥和秘密数的信息,密钥分散存储提升密钥安全性,盲签名性质保护消息隐私。在安全性方面,协议满足不可伪造性和不可链接性;在效率方面,使用C语言进行仿真测试,系统中各个参与者在本地的运行耗时均在可承受范围内,在签名者诚实执行协议的情况下,协作签名阶段中各个实体的时间损耗与执行一次轻量级的 SM2 盲签名的时间损耗基本一致。因此,该协议在功能和效率上具备一定的实用前景。     

基于SM2的无证书盲签名方案

针对现有无证书盲签名方案计算复杂度过高的问题,基于国密算法SM2,提出了一种高效无证书盲签名方案,该方案不需要双线性对操作。基于椭圆曲线离散对数问题(ECDLP)的困难性,在随机预言模型下对该方案进行了形式化分析,能够对类型Ⅰ和类型Ⅱ攻击均具有可证明的安全性。与现有无证书盲签名方案进行性能对比,分析结果表明,该方案计算开销远低于其他几种同类型的方案。     

一种高效的可证明安全的无证书数字签名方案

无证书公钥密码体制结合了基于身份和传统PKI公钥密码体制的优势,而且还克服了基于身份公钥密码体制的密钥托管问题以及PKI系统的证书管理问题,但是运算效率低。针对传统的无证书数字签名运算效率低的问题,提出一个在随机预言机模型下可证明安全的无证书数字签名方案。通过在系统初始化阶段预计算一次双线性对运算,该方案在签名阶段不需要对运算,而且在验证阶段仅仅需要一次双线性对预算,比以往的无证书数字签名方案具有高的运算效率和通信效率。     

国密SM2数字签名算法与ECDSA算法对比分析研究

国密算法的公布是大势所趋,2010年12月公布了SM2椭圆曲线公钥密码算法与SM3哈希算法,国密算法将接受全面的验证,走出国门成为可能。本文首先对ECDSA算法与国密SM2椭圆曲线数字签名算法进行了介绍,接着对ECDSA-SM2算法的数字模型进行了正确性证明。最后,本文就对待签名信息的预处理、ECDLP、哈希函数选择、安全性方面对ECDSA与ECDSA—SM2进行了对比分析研究。     

基于双线性对的无证书签名与群签名方案

传统数字签名方案的证书存储和管理开销较大,基于身份的数字签名方案无法解决其固有的密钥托管问题,而无证书签名方案无需使用公钥证书,且没有密钥托管问题。为此,提出一个基于双线性映射的无证书签名方案,并在随机预言机模型下证明其安全性。在此基础上设计一个无证书群签名方案,其安全性建立在计算Diffie-Hellman问题的困难性假设上。性能分析表明,2种签名方案在保证安全性的前提下,具有较高的执行效率。     

可追溯的广义指定验证者签名证明方案

为了解决传统广义指定验证者签名证明方案中强隐私保护性质对验证者不公平的问题,提出了可追溯的广义指定验证者签名证明（traceable universal designated verifier signature proof,TUDVSP）方案.在TUDVSP方案中,引入一个追溯中心,可将指定者的转换签名恢复为原始签名,从而防止签名者与指定者合谋欺骗验证者.基于现实应用考虑,从不可伪造性、抗仿冒攻击和可追溯性这3个方面定义了TUDVSP方案的安全模型.利用双线性映射构造具体的TUDVSP方案,并证明该方案具有不可伪造性、抗仿冒攻击和可追溯性.实验结果表明,完成一次签名追溯仅需21 ms左右的计算开销与120字节的通信开销.     

基于身份不可授权的强指定验证者签名方案

针对目前基于身份的强指定验证者签名方案可授权及效率不高的问题,提出一种基于身份的强指定验证者签名方案。对基于双线性对的签名方案进行安全性证明以及效率分析。性能分析结果证明,与已有方案相比,该方案满足不可传递性、不可伪造性及不可授权性,双线性对运算和模乘运算相应减少,签名效率更高。     

Quantum protocols for zero-knowledge systems

Zero-knowledge proof system is an important protocol that can be used as a basic block for construction of other more complex cryptographic protocols. An intrinsic characteristic of a zero-knowledge systems is the assumption that is impossible for the verifier to show to a third party that he has interacted with the prover. However, it has been shown that using quantum correlations the impossibility of transferring proofs can be successfully attacked. In this work we show two new protocols for proof transference, being the first one based on teleportation and the second one without using entangled states. In this last case, we assume that the third party can communicate in advance with both verifier and prover. Following, we present a quantum zero-knowledge protocol based on quantum bit commitment that can be implemented with today technology.     

Forgery attacks on Kang et al.’s identity-based strong designated verifier signature scheme and its improvement with security proof

Recently, Kang et al. proposed a new identity-based strong designated verifier signature scheme (ID-SDVS) and identity-based designated verifier proxy signature scheme (ID-DVPS). They claimed that their schemes are unforgeable. However, we found out that their schemes are universally forgeable in the sense that anyone can forge valid ID-SDVS and ID-DVPS on an arbitrary message without the knowledge of the secret key of either the signer or the designated verifier. Finally, we propose an improved ID-SDVS which is unforgeable. We give formal security proof of universal unforgeability of our scheme. We also give an improved ID-DVPS.     

基于身份的强指定验证者签名方案

针对近期提出的基于身份强指定验证者签名方案的安全漏洞,通过采用在随机Oracle模式安全的知识的零知识证明方法,构建一个安全的基于身份的强指定验证者签名方案.同时与以往体制相比,实现效率有明显提高.     

Cryptographic and Physical Zero-Knowledge Proof Systems for Solutions of Sudoku Puzzles

We consider cryptographic and physical zero-knowledge proof schemes for Sudoku, a popular combinatorial puzzle. We discuss methods that allow one party, the prover, to convince another party, the verifier, that the prover has solved a Sudoku puzzle, without revealing the solution to the verifier. The question of interest is how a prover can show: (i) that there is a solution to the given puzzle, and (ii) that he knows the solution, while not giving away any information about the solution to the verifier. In this paper we consider several protocols that achieve these goals. Broadly speaking, the protocols are either cryptographic or physical. By a cryptographic protocol we mean one in the usual model found in the foundations of cryptography literature. In this model, two machines exchange messages, and the security of the protocol relies on computational hardness. By a physical protocol we mean one that is implementable by humans using common objects, and preferably without the aid of computers. In particular, our physical protocols utilize items such as scratch-off cards, similar to those used in lotteries, or even just simple playing cards. The cryptographic protocols are direct and efficient, and do not involve a reduction to other problems. The physical protocols are meant to be understood by “lay-people” and implementable without the use of computers. Research of R. Gradwohl was supported by US-Israel Binational Science Foundation Grant 2002246. Research of M. Naor was supported in part by a grant from the Israel Science Foundation. Research of B. Pinkas was supported in part by the Israel Science Foundation (grant number 860/06). Research of G.N. Rothblum was supported by NSF grant CNS-0430450 and NSF grant CFF-0635297.     

基于区块链与国密SM9的抗恶意KGC无证书签名方案

无证书密码体制能同时解决证书管理和密钥托管问题,但其安全模型中总是假设TypeⅡ敌手（恶意密钥生成中心（KGC））不会发起公钥替换攻击,这一安全性假设在现实应用中具有一定的局限性。国密SM9签名方案是一种高效的标识密码方案,它采用了安全性好、运算速率高的R-ate双线性对,但需要KGC为用户生成和管理密钥,存在密钥托管问题。针对以上问题,基于区块链和国密 SM9 签名方案提出一种抗恶意KGC无证书签名方案。所提方案基于区块链的去中心化、不易篡改等特性,使用智能合约将用户秘密值对应的部分公钥记录在区块链上,在验签阶段,验证者通过调用智能合约查询用户公钥,从而保证用户公钥的真实性。用户私钥由KGC生成的部分私钥和用户自己随机选取的秘密值构成,用户仅在首次获取私钥时由KGC为其生成部分私钥来对其身份标识符背书。随后可以通过更改秘密值及其存证于区块链的部分公钥实现私钥的自主更新,在此过程中身份标识保持不变,为去中心化应用场景提供密钥管理解决方法。区块链依靠共识机制来保证分布式数据的一致性,用户部分公钥的变更日志存储在区块链中,基于区块链的可追溯性,可对恶意公钥替换攻击行为进行溯源,从而防止恶意KGC发起替换公钥攻击。基于实验仿真和安全性证明结果,所提方案签名与验签的总开销仅需7.4 ms,与同类无证书签名方案相比,所提方案能有效抵抗公钥替换攻击,且具有较高的运算效率。     

Identity-based trapdoor mercurial commitments and applications

In this paper, we first introduce the notion of identity-based trapdoor mercurial commitment which enjoys the advantages of both the identity-based trapdoor commitment and trapdoor mercurial commitment, while using the idea of “Customized Identity”. Inherently, an identity-based trapdoor mercurial commitment is an underlying building block for constructing identity-based (non-interactive) zero-knowledge sets. That is, a prover can commit to a set S in a way that reveals nothing about S and prove to a verifier, in zero-knowledge, statements of the form x∈S and x∉S. Besides, although the (non-interactive) proof is publicly verifiable, it is also bound to the identity of the prover in a way which is recognizable to any verifier.     

基于特定区间承诺值证明机制改进的DAA认证方案

针对目前可信计算平台直接匿名认证(DAA)机制的不足,提出一种改进的匿名认证方案。该方案先采用CA验证示证者的EK证书,协助示证者和DAA颁布者各自生成会话密钥,使DAA颁布者能够为示证者颁发秘密的DAA证书;然后示证者用两承诺值相等协议及CFT证明协议来证明承诺值位于某个特定区间的方法,向验证者证明其平台的真实合法性。分析表明,该方案具有较高的安全性,还具备不可欺骗性、匿名性、撤消性,效率更高。     

A new threshold proxy signature scheme from bilinear pairings

~~A new threshold proxy signature scheme from bilinear pairings~~