本文關(guān)鍵詞：輕量級密碼及其在電子現(xiàn)金支付中的應(yīng)用研究

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【摘要】：隨著信息時代的發(fā)展,人們生活中的各種數(shù)據(jù)與信息的安全性也越來越容易受到入侵與攻擊,因此網(wǎng)絡(luò)空間安全成為研究者們討論與研究的熱點。密碼學(xué)是針對解決信息安全問題的一種有效的方式,其中輕量級密碼則是一種安全與保護級別更高和實現(xiàn)效率更快的密碼體制。數(shù)字簽名作為密碼學(xué)中的重要工具,在電子商務(wù)中起著舉足輕重的作用。本文首先通過對密碼學(xué)中的AES算法、RSA算法和Hash函數(shù)這三者分別進行輕量化,給出改進后算法的性能分析,并用理論研究數(shù)據(jù)說明其得到了輕量化。然后構(gòu)造了一個新的數(shù)字簽名方案,將構(gòu)造的數(shù)字簽名方案應(yīng)用到電子現(xiàn)金支付系統(tǒng)中。具體如下:(1)對于對稱密碼算法AES,將字節(jié)與逆字節(jié)代換采用復(fù)合域算法來實現(xiàn),列混合和逆列混合采用參數(shù)矩陣的乘積形式來實現(xiàn),以此減少資源占用而實現(xiàn)形式上的優(yōu)化;(2)對于非對稱密碼算法RSA,從傳統(tǒng)的兩個素數(shù)因子算法增加到三個素數(shù)因子算法。雖然素數(shù)因子的個數(shù)增加,但減少了其位數(shù),在選擇大素數(shù)因子時提高了其選擇的效率。解密時結(jié)合中國剩余定理,降低了解密時計算量;(3)對于Hash函數(shù),采用基于MD模式上并行的LFSR循環(huán)壓縮構(gòu)造了一個在硬件方面實現(xiàn)效率較高的哈希函數(shù)。實驗數(shù)據(jù)顯示,在硬件消耗上與另一種哈希Toeplitz比較,有明顯提升;(4)構(gòu)造的數(shù)字簽名方案中,將其中的哈希函數(shù)混合了AES算法的優(yōu)點,通過在每一迭代過程中與AES進行異或得到一個抗碰撞與速度快的新哈希。簽名算法采用三因子素數(shù)的RSA,利用中國剩余定理將模冪運算的計算量降低,使得數(shù)字簽名方案不僅安全而且高效;(5)最后將構(gòu)造的數(shù)字簽名方案應(yīng)用到電子現(xiàn)金支付系統(tǒng)中,基于此方案的支付系統(tǒng)采用RSA盲簽名,不僅具有不可偽造性,不可追蹤性,同時也能對參與者消除其重復(fù)花費的憂慮。
【關(guān)鍵詞】：輕量級密碼 數(shù)字簽名 AES RSA 電子現(xiàn)金
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN918.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究意義9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容11-12
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排12-14
• 第2章 密碼學(xué)相關(guān)背景知識14-27
• 2.1 AES算法14-20
• 2.1.1 基礎(chǔ)知識15-16
• 2.1.2 數(shù)學(xué)背景知識16-18
• 2.1.3 AES加解密算法18-20
• 2.2 RSA算法20-23
• 2.2.1 RSA中的數(shù)論算法20-22
• 2.2.2 RSA中的加解密算法22-23
• 2.3 HASH函數(shù)23-24
• 2.3.1 基本概念23
• 2.3.2 HASH中的壓縮函數(shù)和迭代結(jié)構(gòu)23-24
• 2.4 數(shù)字簽名24-26
• 2.4.1 數(shù)字簽名的定義與分類25-26
• 2.4.2 數(shù)字簽名的安全性26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 輕量級密碼設(shè)計與分析27-43
• 3.1 對稱密碼AES的優(yōu)化及分析27-33
• 3.1.1 AES的硬件實現(xiàn)27-30
• 3.1.2 AES的結(jié)構(gòu)優(yōu)化30-32
• 3.1.3 AES在電子商務(wù)中的應(yīng)用32-33
• 3.2 非對稱密碼RSA的三因子素數(shù)分析33-39
• 3.2.1 三因子素數(shù)RSA算法及證明33-35
• 3.2.2 RSA解密算法與中國剩余定理35-37
• 3.2.3 性能分析37-39
• 3.2.4 RSA在電子商務(wù)中的應(yīng)用39
• 3.3 HASH函數(shù)的并行化設(shè)計39-42
• 3.3.1 并行輸入LFSR壓縮函數(shù)39-41
• 3.3.2 性能分析41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 一種新的電子現(xiàn)金簽名方案及其應(yīng)用43-53
• 4.1 電子現(xiàn)金43-45
• 4.1.1 電子現(xiàn)金概念與性質(zhì)43-44
• 4.1.2 電子現(xiàn)金支付系統(tǒng)及其特點44-45
• 4.2 一種新的輕量級數(shù)字簽名方案45-49
• 4.2.1 基于AES的哈希函數(shù)45-46
• 4.2.2 三因子素數(shù)的RSA簽名46-47
• 4.2.3 基于三因子素數(shù)的RSA數(shù)字簽名方案47-48
• 4.2.4 方案安全性分析48-49
• 4.3 基于改進的RSA盲簽名的電子現(xiàn)金支付系統(tǒng)49-52
• 4.3.1 支付系統(tǒng)初始化49
• 4.3.2 取款協(xié)議49-51
• 4.3.3 支付協(xié)議51
• 4.3.4 存款協(xié)議51-52
• 4.3.5 支付系統(tǒng)安全性分析52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-59
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果59

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本文編號：1076276