有限域GF（2^m）幂运算的一种新方法

在有限域GF（2^m）引进了开平方运算,描述了有限域GF（2^m）上利用开平方求幂的一种新方法。与经典的平方一乘求幂算法相比,在只增加少量预计算的情况下,新的方法所需GF（2^m）上的乘法运算少33％。     

基于国产密码SM2的实用公钥广播加密方案

近年来网络攻击与数据泄露事件层出不穷,网络安全受到国家及相关部门的高度关注.国产密码算法作为保障我国网络与信息安全的关键技术,推动其应用与实施既符合构建我国网络强国的战略需求,又能保障实际应用的健康发展. SM2公钥加密算法是我国自主设计的国产商用密码之一,可有效保障数据在通信过程中的安全性.然而,经典SM2公钥加密算法适合“一对一”通信场景,在“一对多”通信场景中需承担较大的计算与通信开销.为提升SM2公钥加密算法在“一对多”通信场景中计算与通信效率,扩展我国商用密码的应用范围,本文将我国商用密码SM2公钥加密算法和广播加密概念相结合,利用Diffie-Hellman密钥交换和多项式秘密分享的思想,设计了基于SM2的公钥广播加密方案.所构造方案最大程度地保留原有SM2公钥加密算法结构,通过简单地扩展即可实现在多用户场景下消息安全广播的自主可控.与现有广播加密方案相比,所构造方案的系统参数大小与接收者数量无线性关系,以及系统无需指定数据发送者广播消息.所构造方案的安全性分析表明,本文方案与SM2公钥加密算法具有相同安全强度.理论分析与实验仿真表明,所构造方案具有较好的性能,显著增强了我...     

基于SM2数字签名算法的可否认环签名

可否认环签名,允许环成员能在无可信第三方的情况下确认或者否认自己是该签名的签名者,较好平衡了隐私保护与可控监管,有广泛的应用场景.为了完善和丰富国产商用密码体系,本文提出基于SM2数字签名的可否认环签名方案,能够实现对签名的确认与否认功能.本文形式化证明所提出的方案满足正确性、不可伪造性、匿名性、可追踪性、不可诽谤性.通过通信和计算开销对比,可以得出本文方案通信开销与SM2环签名相当,计算开销略高于Komano等人的方案,具有良好的实用性.     

一种基于证书的数字签名方案

数字签名是实现数字认证的重要工具之一,具有身份合法性认证、抗抵赖、防伪造等特性,普遍应用于网络通信、电子商务等场景。基于证书签名是一种特殊的签名算法,该算法可以同时解决传统数字签名算法的证书验证问题和基于身份数字签名算法的密钥托管问题。文章提出一种基于证书的数字签名方案,证书颁发机构不需要将证书状态信息提供给整个系统,只需要联系证书持有者进行吊销和更新即可。文章所提方案由系统初始化算法、用户密钥生成算法、证书授权算法、签名算法和验证算法构成。文章在随机谕言机模型中证明该方案可以同时抵抗Type I敌手和Type II敌手,满足自适应选择消息攻击下的存在性不可伪造。与其他基于证书签名方案相比,文章所提方案在通信开销方面具有明显优势,更适用于通信资源有限的应用场景。     

安全高效的两方协同ECDSA签名方案

为了解决签名私钥易泄露和签名权利过度集中的问题,针对基于区块链技术的网络交易系统,提出了一种安全高效的两方协同ECDSA签名方案。通过预计算一次一密的Beaver三元组,进而利用基于Beaver三元组的安全两方乘法技术,有效避免使用计算繁重的同态加密和通信开销较大的不经意传输等操作,实现高效的两方协同ECDSA签名,保证2个签名参与方在不重构完整签名私钥的情况下输出合法的ECDSA签名。方案的安全性在通用可组合框架中的混合模型下被证明。理论分析与实验结果表明,与现有的2种两方协同ECDSA签名方案相比,所提方案在协同签名运行效率和带宽要求方面均具有明显优势。     

无证书签密机制的安全性分析

为了避免复杂的双线性对运算和提高签密机制的性能,Liu等人提出了一种不使用双线性对的无证书签密机制.同时,随机谕示模型下证明了机制是可证安全.通过给出具体的攻击算法,证明了Liu等人所提出的机制不能抵抗类型1敌手的攻击.为了抵抗这种攻击,给出了一种有效的方法.     

基于SM2数字签名的区块链匿名密钥交换协议

区块链技术因其去中心化、匿名性、不可篡改、不可伪造等优点, 已经成为我国的一项前沿技术, 在各领域得到广泛的应用。虽然用户可利用区块链发布匿名交易, 有效隐藏交易双方的身份信息, 但双方交易完成后传输交易相关数据可能破坏匿名性。这是因为在数据传输过程中, 为了保证双方通信安全, 往往使用认证密钥交换协议认证双方身份, 计算会话密钥建立安全信道。由于传统的认证密钥交换协议涉及双方的长期公私钥对信息, 所以将泄露交易双方的身份信息。虽然区块链匿名密钥交换可基于交易双方的历史链上交易完成密钥交换, 有效保障交易双方的匿名性, 但现有区块链匿名密钥交换协议主要基于国外密码算法设计, 难以适用于国产区块链平台, 不符合我国密码核心技术自主可控的要求。为丰富国产商用密码算法在区块链匿名密钥交换方面的研究, 满足区块链交易后双方匿名安全通信的需求, 本文以 SM2 数字签名算法和区块链为基础, 构造非交互式和交互式两种区块链匿名密钥交换协议。并在 CK 安全模型中证明非交互式的协议满足会话密钥安全, 交互式的协议满足有前向安全性的会话密钥安全。最后通过理论分析和编程实现结果表明, 本文协议在没有比现有协议消耗更多的计算开销与通信代价的前提下, 可适用于国产化区块链平台。     

基于SM9的CCA安全广播加密方案

选择密文安全模型能有效刻画主动攻击,更接近现实环境.现有抵抗选择密文攻击的密码算法以国外算法为主,缺乏我国自主设计且能抵抗选择密文攻击的密码算法.虽然实现选择密文安全存在通用转化方法,代价是同时增加计算开销和通信开销.基于国密SM9标识加密算法,提出一种具有选择密文安全的标识广播加密方案.方案的设计继承了SM9标识加密算法结构,用户密钥和密文的大小都是固定的,其中用户密钥由一个群元素组成,密文由3个元素组成,与实际参与加密的接收者数量无关.借助随机谕言器,基于GDDHE困难问题可证明方案满足CCA安全.加密算法的设计引入虚设标识,通过该标识可成功回复密文解密询问,实现CCA的安全性.分析表明,所提方案与现有高效标识广播加密方案在计算效率和存储效率上相当.     

面向6G的区块链物联网数据共享和存储机制

随着区块链技术的发展及应用,区块链技术在提供了不可篡改性、透明性的同时带来的隐私泄露问题也愈加严重. 虽然环签名技术已被广泛应用于区块链隐私保护方案,但现有方案基于公钥基础设施体系,证书管理成本较高. 另外,随着区块链系统国产化的应用需求不断增加,现有的国密算法已不能满足日益复杂的区块链应用需求. 为解决这个问题,提出了一种基于SM9数字签名的常数级大小环签名方案,并在随机谕言机模型下证明了该方案满足不可伪造性和匿名性. 此外,基于该环签名算法,对Hyperledger Fabric联盟链结构进行修改以实现交易方身份隐私保护. 利用Miracl库测试运算耗时,分析了所提方案的计算开销和通信开销. 实验分析结果表明,与现有的方案相比,所提方案在签名生成和验证方面实现了数倍的效率提升. 当环成员数量大于20时,所提方案在签名通信开销上具有明显优势.

     

一种基于商密SM9的高效标识广播加密方案

广播加密允许发送者为一组指定的用户同时加密数据,并通过公开信道传输密文.只有加密时指定的授权用户才能正确解密,非授权用户即使合谋也无法获得明文数据.得益于这些优点,广播加密被广泛用在云计算、物联网等应用中,实现多用户数据共享和秘密分享.SM9标识加密算法是我国自主设计的商用密码,用于数据加密,保护数据隐私,但只适用于单...