發(fā)布時(shí)間：2018-01-11 20:44

  本文關(guān)鍵詞：新型公鑰加密方案及應(yīng)用研究　出處：《陜西師范大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：構(gòu)造安全的新型加密方案和利用加密方案設(shè)計(jì)高效的安全協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)空間信息安全研究的主要熱點(diǎn)。本文的工作主要體現(xiàn)在兩個方面:(1)具有新性能公鑰加密方案的構(gòu)造和安全性分析;(2)基于這些新型加密方案的安全協(xié)議設(shè)計(jì)。具體而言,本文創(chuàng)新性工作主要包括以下幾個方面:1.采用配對函數(shù)編碼和編碼隨機(jī)化思想構(gòu)造了一個可隱藏明文統(tǒng)計(jì)特性的新型RSA加密方案。與已知的構(gòu)造相比,新方案有如下優(yōu)點(diǎn):(1)能夠隱藏明文的統(tǒng)計(jì)特性;(2)安全性基于一個新的RSA變形難題,稱為RSA選擇異或判定性問題;(3)該方案應(yīng)用于簽密中可以使得各用戶間無需額外協(xié)商加密模與簽密模的大小;(4)在標(biāo)準(zhǔn)模型下對自適應(yīng)性選擇密文攻擊是安全的。2.在RSA加密系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,通過增加少量的有限域上的模指數(shù)運(yùn)算,設(shè)計(jì)了一個標(biāo)準(zhǔn)模型下對選擇明文攻擊具有不可區(qū)分(indistinguishability under chosen plaintext attack,IND-CPA)安全性且保持同態(tài)性的RSA型概率同態(tài)加密方案和一個標(biāo)準(zhǔn)模型下對自適應(yīng)性選擇密文攻擊具有不可區(qū)分安全性的(indistinguishability under adaptive chosen ciphertext attack,IND-CCA2)RSA型概率加密方案。這兩個方案在實(shí)現(xiàn)密文不可區(qū)分時(shí),都不再通過明文填充引入隨機(jī)因子。通過“編碼代換”的技巧使得第一個RSA型概率同態(tài)加密方案能對單比特加密,利用此技巧還可以將乘法同態(tài)加密方案轉(zhuǎn)變成異或同態(tài)、或同態(tài)和與同態(tài)加密方案。然后基于第一個RSA型概率同態(tài)加密方案在半誠實(shí)模型下設(shè)計(jì)了一個兩方海明距離保密計(jì)算協(xié)議,并用模擬范例證明了其安全性。此外,本章還提出一個RSA變形問題(稱作RSA判定性問題)。3.首先提出一個能夠阻止攻擊者利用密文可擴(kuò)展性的同態(tài)代數(shù)方法;然后基于該方法并綜合運(yùn)用密鑰協(xié)商、對稱加密和非對稱加密的技術(shù),構(gòu)建了一個能阻止敵手利用密文擴(kuò)展性實(shí)施自適應(yīng)性選擇密文攻擊(CCA2)的同態(tài)加密方案。4.首先提出一個由加密方計(jì)算(或選取)加密底數(shù)的Paillier變體同態(tài)加密方案,并證明了其在標(biāo)準(zhǔn)模型下對選擇明文攻擊是語義安全(與IND-CPA安全性等價(jià))的。然后在半誠實(shí)模型下,基于該同態(tài)加密方案設(shè)計(jì)了一個能夠安全計(jì)算過兩私有點(diǎn)坐標(biāo)直線(一個尚未解決的公開問題)的協(xié)議。最后,將此協(xié)議推廣應(yīng)用到解決可歸約為安全計(jì)算兩私有點(diǎn)坐標(biāo)差商的所有安全多方幾何計(jì)算問題,從而解決了目前安全多方幾何計(jì)算領(lǐng)域中,基于同態(tài)加密體制的安全兩方計(jì)算坐標(biāo)差商存在信息泄露問題。5.首先構(gòu)造了一個同態(tài)-類解密系統(tǒng),并簡單分析證明了其加密算法具有和Paillier加密一樣的安全性。然后基于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個高效的安全兩方比較協(xié)議:一個適用于比較兩個Zn上整數(shù)的大小,另一個適應(yīng)于比較兩個分?jǐn)?shù)的大小。這兩個協(xié)議都是計(jì)算安全的,因?yàn)檫@兩個協(xié)議中通信雙方傳遞的數(shù)據(jù)是用同態(tài)加密系統(tǒng)加密的密文。兩協(xié)議采用云輔助計(jì)算模指數(shù)運(yùn)算的技術(shù),而未采用傳統(tǒng)的、耗時(shí)多的不經(jīng)意傳輸協(xié)議作為安全比較的子進(jìn)程,減少了模指數(shù)運(yùn)算對加密效率的影響,從而提高了安全比較協(xié)議的效率。分析表明,我們的安全比較方法較先前的安全比較方法在計(jì)算效率上有了提高并且實(shí)用。最后對本文的工作進(jìn)行了總結(jié),并對今后的一些研究方向進(jìn)行了展望。
[Abstract]:A new encryption scheme to construct security and use of encryption security protocol design and efficient is the main research focus of network information security space. The work of this paper is mainly reflected in two aspects: (1) with the analysis of safety and construction of the new performance of public key encryption schemes; (2) the design of security protocol based on the new encryption scheme specifically, this paper mainly includes the following several aspects: 1. using the pairing function encoding and encoding of random thought to construct a hidden plaintext statistical properties of new RSA encryption scheme. Compared with the known structure, the new scheme has the following advantages: (1) statistical characteristics can hide the plaintext; (2) security a new RSA based on the deformation problem, called XOR decision problems for RSA; (3) the applications in signcryption can make each user without additional negotiation encryption mode and signcryption size (4; ) in the standard model of adaptive chosen ciphertext attack is the basis of secure.2. in RSA encryption system, by adding a small amount of domain finite exponent operations on the design of a standard model for the chosen plaintext attack can not be distinguished (indistinguishability under chosen plaintext attack, IND-CPA) and RSA security probabilistic encryption scheme and homomorphism homomorphism of a standard model of adaptive chosen ciphertext attack is indistinguishable from safety (indistinguishability under adaptive chosen ciphertext attack, IND-CCA2 RSA) encryption scheme. The two probability scheme in ciphertext indistinguishability, are no longer the padding introduced stochastic factors. Through the "encoding substitution" technique makes the first RSA type probabilistic homomorphic encryption scheme for single bit encryption, using this technique can also be multiplication Homomorphic encryption scheme into XOR homomorphism, or homomorphism and homomorphic encryption scheme. Then the first RSA type probabilistic homomorphic encryption scheme in the semi honest model to design a two party secure computation protocol based on Hamming distance, and its security is proved by simulation examples. In addition, this chapter also puts forward the deformation problem of a RSA (referred to as RSA decision problems).3. first proposed a ciphertext can prevent an attacker exploit extensible algebraic method of homomorphism; then based on the method and the integrated use of key agreement, symmetric encryption and asymmetric encryption technology, construct a can prevent adversary with ciphertext expansion since the implementation of the adaptive chosen ciphertext attack (CCA2) the homomorphic encryption scheme proposed by.4. by an encryption calculation (or selection) Paillier variant homomorphic encryption base encryption scheme, and prove the standard model of Ming Wengong On the semantic security (and IND-CPA equivalence). Then in the semi honest model, the homomorphic encryption scheme proposed a secure computing two private point coordinates based on linear (an unsolved open problems) protocol. Finally, the application of this agreement to solve all the security multi geometric for the calculation of two private security reduction coordinates calculation problem of the difference, so as to solve the secure multi-party computation geometry in the field of homomorphic encryption secure two party computation coordinate difference exists the problem of information leakage.5. first constructed a class system based on homomorphic decryption, and simple analysis proved that the encryption algorithm with Paillier encryption security of the same. Then based on the system design two efficient secure two party protocol: a comparison for size in comparison with two Zn integer, another to compare two The size of the fraction. The two protocols are computational secure, because the two sides in the communication protocol of transfer data is encrypted ciphertext using homomorphic encryption system. Two protocol uses cloud computing modular exponentiations auxiliary technology, without using the traditional, time-consuming oblivious transfer protocol as compared to the sub the process reduces the influence of modular exponentiation encryption efficiency, thereby improving the efficiency of protocol security. Comparative analysis shows that our security comparison method compared to the previous safety comparison method in computational efficiency has been improved and practical. Finally, the work of this paper are summarized, and some future research directions are outlook.

【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP309.7

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本文編號：1411172