【摘要】：電子現(xiàn)金(Electronic Cash, E-cash)是一種以數(shù)據(jù)形式流通的貨幣。與傳統(tǒng)現(xiàn)金相比,電子現(xiàn)金不僅具有數(shù)字化的表示和存儲形式,而且具有匿名性,不可偽造性和離線性等特性,能夠滿足人們通過網(wǎng)絡方便快捷地進行交易的需求。電子現(xiàn)金目前已成為世界各國學者的研究熱點,盡管電子現(xiàn)金具有許多優(yōu)點與特性,但是仍然有一些關鍵性的技術問題亟待研究�，F(xiàn)有的電子現(xiàn)金系統(tǒng)主要存在以下局限與不足：(1)安全性較弱,系統(tǒng)的安全性往往依賴于隨機預言模型；(2)系統(tǒng)的功能設計不夠完善,例如存在用戶不能動態(tài)加入以及單一銀行負擔過重等缺陷；(3)系統(tǒng)運行時雙方交互次數(shù)過多,導致通信代價過于昂貴,使電子現(xiàn)金系統(tǒng)難以實際應用。本文在對現(xiàn)有電子現(xiàn)金系統(tǒng)進行理論研究與分析的基礎上,圍繞上述不足展開研究。為了實現(xiàn)成員的動態(tài)加入和群簽名的可追蹤性,文中設計了一種新型的可追蹤動態(tài)群簽名方案,該方案基于BSZ安全模型,并采用Waters簽名思想,實現(xiàn)群簽名的匿名性和不可偽造性。在以此群簽名方案為基礎上,構建了一種在標準模型下具有CCA匿名性的公平離線電子現(xiàn)金系統(tǒng),并對文中提出的電子現(xiàn)金系統(tǒng)的體系結構以及各個協(xié)議進行了詳細描述,給出了標準模型下嚴格的安全性證明,證明其具有CCA匿名性、不可偽造性、可追蹤性以及不可重復花費性等性質(zhì)。最后,設計與實現(xiàn)了具有CCA匿名性的公平離線電子現(xiàn)金原型系統(tǒng),該電子現(xiàn)金系統(tǒng)主要包括四個實體：中央銀行、地方銀行、顧客和商家。與傳統(tǒng)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)在設計上實現(xiàn)了多銀行結構,使得中央銀行不必參與到每次發(fā)行現(xiàn)金中,因而可有效解決傳電子現(xiàn)金系統(tǒng)中的性能瓶頸問題,系統(tǒng)采用Groth-Sahai非交互式零知識證明技術來實現(xiàn)協(xié)議之間非交互式的匿名身份認證,從而大大提高了現(xiàn)金交易的安全性效率。利用原型系統(tǒng)還對文中所提出的方案的功能進行了驗證。性能分析表明,與現(xiàn)有同類系統(tǒng)相比,本文所提出的電子現(xiàn)金系統(tǒng)在不損失計算代價的前提下,達到了較高的通信效率。
[Abstract]:Electronic Cash (Electronic Cash, E-cash) is a currency that flows in the form of data. Compared with traditional cash, e-cash not only has the digital representation and storage form, but also has the characteristics of anonymity, non-forgery and off-linearity, which can meet the needs of people to trade easily and quickly through the network. E-cash has become the research hotspot of scholars all over the world. Although e-cash has many advantages and characteristics, there are still some key technical problems that need to be studied urgently. The existing e-cash systems mainly have the following limitations and shortcomings: (1) the security of the system is weak, and the security of the system often depends on the random prediction model; (2) the functional design of the system is not perfect, for example, the users can not join the system dynamically and the single bank is overburdened; (3) there are too many interactions between the two sides when the system runs, which leads to the high cost of communication, which makes the electronic cash system difficult to be applied in practice. Based on the theoretical research and analysis of the existing electronic cash system, this paper focuses on the above-mentioned deficiencies. In order to realize dynamic join of members and traceability of group signature, a novel traceable dynamic group signature scheme is designed in this paper. This scheme is based on BSZ security model and adopts the idea of Waters signature. Implement the anonymity and non-forgery of group signature. Based on this group signature scheme, a fair off-line e-cash system with CCA anonymity under the standard model is constructed, and the architecture and protocols of the proposed e-cash system are described in detail. The strict security proof under the standard model is given. It is proved that it has the properties of CCA anonymity, non-forgery, traceability and non-repeatability. Finally, a fair offline e-cash prototype system with CCA anonymity is designed and implemented. The e-cash system consists of four entities: central bank, local bank, customer and merchant. Compared with the traditional e-cash system, this system realizes the multi-bank structure in the design, so that the central bank does not have to participate in every cash issue, so it can effectively solve the bottleneck problem of the performance in the e-cash transfer system. The system uses Groth-Sahai non-interactive zero-knowledge proof technology to realize non-interactive anonymous identity authentication between protocols, which greatly improves the security efficiency of cash transactions. The function of the proposed scheme is verified by the prototype system. The performance analysis shows that the electronic cash system proposed in this paper achieves higher communication efficiency without losing the computational cost compared with the existing similar systems.
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：F832.2;TP309

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陳曉峰,王育民;基于不可信賴托管者的公平電子現(xiàn)金[J];電子與信息學報;2002年11期

2 彭冰,楊宗凱,譚運猛;一個具有有限流通期的離線電子現(xiàn)金系統(tǒng)[J];通信學報;2004年06期

3 廖夢婕,何莉莉;多銀行電子現(xiàn)金系統(tǒng)的研究[J];中國數(shù)據(jù)通信;2004年12期

4 黃正全,張其善;一種高效公正的離線可分電子現(xiàn)金方案[J];計算機工程與設計;2004年11期

5 劉鋒;張建中;;一種透明的可分電子現(xiàn)金系統(tǒng)[J];電子技術應用;2005年12期

6 葉振軍;王春峰;張慶翠;;具有委托、代理功能的可分割電子現(xiàn)金系統(tǒng)[J];計算機工程;2007年05期

7 宋向東;電子現(xiàn)金技術[J];電信工程技術與標準化;1997年04期

8 王曉光;電子現(xiàn)金現(xiàn)狀與發(fā)展[J];中國計算機用戶;1999年35期

9 張方國,張福泰,王育民;多銀行電子現(xiàn)金系統(tǒng)[J];計算機學報;2001年05期

10 徐釗,楊義先;一種改進的公平離線電子現(xiàn)金方案[J];北京郵電大學學報;2002年04期

相關會議論文 前7條

1 王常吉;李琴;楊興鳳;;一個多銀行參與的可傳遞的公平電子現(xiàn)金系統(tǒng)[A];第二十三屆中國數(shù)據(jù)庫學術會議論文集（研究報告篇）[C];2006年

2 蔡滿春;馬春光;楊成;楊義先;;一個離線可轉移電子現(xiàn)金方案[A];2005通信理論與技術新進展——第十屆全國青年通信學術會議論文集[C];2005年

3 宋成;彭維平;李子臣;;一種改進的離線電子現(xiàn)金系統(tǒng)[A];第一屆中國高校通信類院系學術研討會論文集[C];2007年

4 唐忠寬;殷新春;趙榮;;基于身份的代理盲簽名在電子現(xiàn)金中的應用[A];2009年全國開放式分布與并行計算機學術會議論文集(上冊)[C];2009年

5 翁卡爾;郭維瑋;王常吉;;基于電子現(xiàn)金的在線購物方案的設計與實現(xiàn)[A];第二十三屆中國數(shù)據(jù)庫學術會議論文集（研究報告篇）[C];2006年

6 黃文婷;殷新春;;一種基于ACJT群簽名方案的前向安全電子現(xiàn)金方案[A];2008年全國開放式分布與并行計算機學術會議論文集(上冊)[C];2008年

7 龐遼軍;柳毅;王育民;;一個完全公平的電子支付協(xié)議[A];第十九次全國計算機安全學術交流會論文集[C];2004年

相關重要報紙文章 前4條

1 中國人民銀行副行長 李東榮;培育發(fā)展我國電子現(xiàn)金應用的良好生態(tài)環(huán)境[N];金融時報;2014年

2 記者 鄭申;金融芯片卡發(fā)展?jié)u提速 電子現(xiàn)金圈存障礙破冰[N];金融時報;2013年

3 記者 李靜瑕;央行：金融IC卡電子現(xiàn)金跨行圈存全國通行[N];第一財經(jīng)日報;2013年

4 記者 牛娟娟;央行發(fā)布通知 規(guī)范銀行發(fā)行預付卡和電子現(xiàn)金[N];金融時報;2012年

相關博士學位論文 前6條

1 彭冰;離線電子現(xiàn)金的協(xié)議研究[D];華中科技大學;2004年

2 陳愷;電子現(xiàn)金系統(tǒng)與公鑰基礎設施研究[D];西安電子科技大學;2001年

3 侯貴賓;安全高效多銀行的可分電子現(xiàn)金協(xié)議研究[D];燕山大學;2012年

4 蘇云學;電子現(xiàn)金支付系統(tǒng)的研究[D];解放軍信息工程大學;2005年

5 高虎明;匿名通信和電子現(xiàn)金的研究[D];西安電子科技大學;2002年

6 于寶證;基于群盲簽名的多銀行電子現(xiàn)金系統(tǒng)研究[D];合肥工業(yè)大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 鮑翠梅;具有有限流通期的可轉移離線電子現(xiàn)金實現(xiàn)方法研究[D];山東科技大學;2006年

2 李雪風;金融IC卡電子現(xiàn)金系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2014年

3 李宇溪;基于可追蹤動態(tài)群簽名的公平離線電子現(xiàn)金系統(tǒng)[D];東北大學;2014年

4 林良超;安全電子現(xiàn)金支付系統(tǒng)的研究與設計[D];暨南大學;2008年

5 唐艷;網(wǎng)絡交易系統(tǒng)中電子現(xiàn)金方案的研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2008年

6 岳璐;高效可分電子現(xiàn)金系統(tǒng)的研究[D];青島大學;2010年

7 曾俊杰;顯式可分通用電子現(xiàn)金系統(tǒng)研究與設計[D];中國人民解放軍信息工程大學;2002年

8 徐軍;電子現(xiàn)金實現(xiàn)方法及技術研究[D];山東科技大學;2004年

9 肖群;基于橢圓曲線密碼系統(tǒng)的多銀行電子現(xiàn)金解決方案[D];東北大學;2005年

10 曾良軍;電子現(xiàn)金及其實現(xiàn)方案[D];中國人民解放軍信息工程大學;2005年

，

本文編號：2439208