本文選題：公鑰密碼學(xué) + 數(shù)字簽名�。� 參考：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：數(shù)字簽名方案是公鑰密碼學(xué)的重要組成部分,它可以用來(lái)鑒別用戶的身份和數(shù)據(jù)的完整性。隨著網(wǎng)絡(luò)通信的普及和新興應(yīng)用的涌現(xiàn),需要處理的安全問(wèn)題越來(lái)越多,數(shù)字簽名方案因而發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用�；诟裆侠щy問(wèn)題的數(shù)字簽名方案是一類特殊的數(shù)字簽名方案,相比其他種類的數(shù)字簽名方案來(lái)說(shuō),這類數(shù)字簽名方案具有更堅(jiān)實(shí)的安全基礎(chǔ)和更高的計(jì)算效率。此外,基于格的數(shù)字簽名方案還能夠抵御未來(lái)量子計(jì)算機(jī)的攻擊,是公鑰密碼學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。盡管目前已經(jīng)有一些基于格的數(shù)字簽名方案出現(xiàn),但是種類還是偏少,并且它們的存儲(chǔ)和通信開(kāi)銷普遍較大,這大大限制了此類數(shù)字簽名方案的應(yīng)用和大規(guī)模普及。 有鑒于此,本文從豐富格上數(shù)字簽名方案的種類及提高它們的效率兩方面著手,取得了以下研究成果： 1.設(shè)計(jì)了首個(gè)基于格的消息恢復(fù)簽名方案,并在隨機(jī)預(yù)言模型下證明了方案的安全性。相比已有的格上數(shù)字簽名,該簽名方案更加高效。 2.提出了環(huán)簽名方案的一種較強(qiáng)的安全模型,并在該模型下設(shè)計(jì)了一種可證安全的格上環(huán)簽名方案,該方案比以往的格上環(huán)簽名方案更高效。 3.采用新的設(shè)計(jì)方法提出了一種新的可證安全的格上身份基簽名方案,該方案比以往的格上身份基簽名方案效率更高。此外,根據(jù)這個(gè)新的身份基簽名方案提出了格上第一個(gè)允許消息恢復(fù)的身份基簽名方案。該方案在隨機(jī)預(yù)言模型下是可證安全的,且效率比格上標(biāo)準(zhǔn)的身份基簽名方案更高。 4.提出了兩個(gè)新的格上分層的身份基簽名方案。以往的格上分層的身份基簽名方案,用戶的簽名私鑰和簽名長(zhǎng)度大小都隨著用戶身份深度的增加而增加,不利于此類簽名方案在大規(guī)模用戶環(huán)境下的應(yīng)用。為此,分別提出了標(biāo)準(zhǔn)模型下可證安全的和隨機(jī)預(yù)言模型下可證安全的格上分層的身份基簽名方案,它們的簽名私鑰和簽名長(zhǎng)度大小均是較小的固定值,因而能更好的滿足實(shí)際應(yīng)用需要。 5.將格上數(shù)字簽名方案從傳統(tǒng)的公鑰密碼系統(tǒng)和身份基密碼系統(tǒng)推廣到無(wú)證書密碼系統(tǒng)和基于證書的密碼系統(tǒng)中,分別設(shè)計(jì)了首個(gè)格上無(wú)證書簽名方案和基于證書的簽名方案,并在隨機(jī)預(yù)言模型下證明了這兩個(gè)方案的安全性。由于無(wú)證書簽名和基于證書的簽名具有較高的安全性和效率,這使得格上數(shù)字簽名方案向?qū)嵱没较蛴诌~進(jìn)了一步。
[Abstract]:Digital signature scheme is an important part of public key cryptography, it can be used to identify the identity of users and the integrity of data. With the popularization of network communication and the emergence of new applications, more and more security problems need to be dealt with, so digital signature schemes play a more and more important role. The digital signature scheme based on the difficult problem on the lattice is a kind of special digital signature scheme. Compared with other digital signature schemes, this kind of digital signature scheme has more solid security foundation and higher computational efficiency. In addition, the lattice-based digital signature scheme can resist the attack of future quantum computers, and it is a hotspot in public key cryptography. Although there are some lattice-based digital signature schemes, there are still a few types, and their storage and communication costs are generally large, which greatly limits the application and large-scale popularity of this kind of digital signature schemes. In view of this, this paper starts with the types of digital signature schemes on rich lattices and improves their efficiency, and obtains the following research results: 1. The first lattice-based message recovery signature scheme is designed, and the security of the scheme is proved under the stochastic prophecy model. Compared with the existing digital signature on the lattice, this signature scheme is more efficient. 2. 2. In this paper, a strong security model of ring signature scheme is proposed, and a provable secure upper ring signature scheme is designed under this model. The scheme is more efficient than the previous scheme. Using a new design method, a new verifiable secure signature scheme is proposed, which is more efficient than the previous scheme. In addition, according to the new identity-based signature scheme, the first identity-based signature scheme on the lattice that allows message recovery is proposed. The proposed scheme is provable and secure in random oracle model and is more efficient than the standard signature scheme based on identity. 4. Two new hierarchical identity base signature schemes are proposed. In previous hierarchical signature schemes, the signature private key and signature length increase with the increase of the user's identity depth, which is not conducive to the application of this signature scheme in the large-scale user environment. For this reason, we propose a hierarchical identity base signature scheme with provable security in standard model and probabilistic security in random prophecy model. Their signature private key and signature length are both small fixed values. Thus can better meet the actual application needs. 5. The digital signature scheme on lattice is extended from the traditional public key cryptosystem and the identity based cryptosystem to the certificate-free cryptosystem and the certificate-based cryptosystem. The first signature-free signature scheme and the certificate-based signature scheme are designed, respectively. The security of the two schemes is proved under the stochastic prediction model. Due to the high security and efficiency of the non-certificate signature and the certificate-based signature, the digital signature scheme on the lattice has taken a step forward in the practical direction.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN918.1;O153.1

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