群签名安全性分析与改进研究

论文摘要

论文主要围绕群签名安全性分析与改进展开研究。首先,针对基于知识签名的群成员删除方案,给出了两种关于秘密特性钥更新算法的改进方案和一种新型的群成员删除方案;然后,针对基于中国剩余定理群签名方案所存在的安全漏洞,给出了一种基于非共模的改进方案和一种能够抗击群中心伪造攻击的新型方案;接着,论文研究了NTRU解密失败补偿方案并给出了一种基于NTRU的群签名方案;最后,针对群签名的密钥生成与管理,提出了一种能满足严格雪崩准则（SAC）的密钥序列生成算法,并设计了一种基于DNA的编码技术的密钥扩展方案。论文的主要内容包括以下几个方面:1.分析了王尚平等提出的成员删除方案,证明了该方案不能达到真正删除成员的目的。通过把成员注册和删除时的秘密特性钥更新算子由公开转为保密,并将群成员秘密特性钥的更新工作由成员执行交群主管执行,给出了两种关于秘密特性钥更新算法的改进方案。接着,通过进一步分析和研究,笔者又提出了一种新型的群成员删除方案,该新方案中群成员的秘密特性钥不因删除或增加成员而改变。2.证明了陈泽文等提出的基于中国剩余定理群签名方案可被共模攻击成功攻破,给出了一种基于非共模而且具有可撤消性、不可伪造性、抗联合攻击和防陷害性的改进方案。此外,通过增加成员和群中心相互认证机制、改进密钥生成算法等,还给出了一种能够抗击群中心伪造攻击的新型方案。3.证明了余位弛等提出的NTRU解密失败补偿方案是错误的,同时借鉴基于多项式中国剩余定理构造原理、基于中国剩余定理群签名算法设计方法、NTRU类签名算法设计思路等,给出了一种基于NTRU而且可以抗击对R-NSS和NTRUSign的攻击技术的群签名方案。4.分析了群签名中的密钥管理特点,提出了一种能满足严格雪崩准则（SAC）的密钥序列生成算法并进行了严格雪崩特性分析;设计了一种基于DNA的编码技术的密钥扩展算法,并对该算法进行了随机性检测和严格雪崩特性检测。此外,还论述了两种密钥序列生成算法在群签名中的一些具体应用技术。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字签名与群签名
• 1.2 密码体制与群签名
• 1.3 密钥生成与群签名
• 1.4 论文主要工作和结构安排
• 第二章 密码学基础知识
• 2.1 数字签名分类与知识签名
• 2.1.1 数字签名分类
• 2.1.2 知识签名
• 2.2 离散对数攻击与DIFFIE—HELLMAN 问题
• 2.3 同余方程求解
• 2.4 单向函数和陷门单向函数
• 2.5 RSA 问题
• 2.6 哈希函数
• 2.7 零知识证明
• 2.8 本章小结
• 第三章 基于知识的群签名方案研究
• 3.1 CAMENISCH-STADLER 群签名方案
• 3.1.1 系统建立
• 3.1.2 成员注册
• 3.1.3 信息签名
• 3.1.4 签名验证
• 3.1.5 打开签名
• 3.2 群签名成员删除方案
• 3.2.1 系统建立
• 3.2.2 成员注册及更新算子
• 3.2.3 成员删除及更新算子
• 3.2.4 签名过程
• 3.2.5 签名的验证与打开
• 3.3 群签名成员删除方案的分析及其改进
• 3.3.1 参数选取原理分析
• 3.3.2 成员删除过程分析
• 3.3.3 改进方案一
• 3.3.3.1 成员注册
• 3.3.3.2 成员删除
• 3.3.3.3 改进方案一的分析
• 3.3.4 改进方案二
• 3.3.4.1 系统建立
• 3.3.4.2 成员加入
• 3.3.4.3 成员删除
• 3.3.4.4 签名过程
• 3.3.4.5 签名的验证与打开
• 3.3.4.6 改进方案二的分析
• 3.4 一种新型的群成员删除方案
• 3.4.1 系统建立
• 3.4.2 成员加入
• 3.4.3 成员删除
• 3.4.4 信息签名
• 3.4.5 签名验证
• 3.4.6 签名打开
• 3.4.7 方案分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于中国剩余定理的群签名方案研究
• 4.1 基于中国剩余定理的群签名方案
• 4.2 一种基于非共模的改进方案
• 4.2.1 陈泽文方案安全漏洞的分析
• 4.2.2 改进方案
• 4.2.3 改进方案的安全性与计算复杂性分析
• 4.3 一种能够抗击群中心伪造攻击的新型方案
• 4.3.1 方案建立
• 4.3.1.1 系统建立
• 4.3.1.2 成员加入
• 4.3.1.3 成员撤消
• 4.3.1.4 生成签名
• 4.3.1.5 签名验证
• 4.3.1.6 打开签名
• 4.3.2 方案分析
• 4.3.2.1 正确性分析
• 4.3.2.2 安全性分析
• 4.3.2.3 效率分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 一种基于NTRU 的群签名方案
• 5.1 NTRU 体制
• 5.1.1 NTRU 建立基础
• 5.1.2 NTRU 加解密过程
• 5.2 NTRU 解密失败与补偿算法
• 5.2.1 正确解密条件
• 5.2.2 解密失败分析
• 5.2.3 译码错误解决办法
• 5.2.4 NTRU 解密失败补偿算法
• 5.3 NTRU 解密失败补偿算法分析
• 5.3.1 应用过程
• 5.3.2 错误分析
• 5.3.3 理论分析
• 5.3.4 一种无译码错误的类NTRU 加解密方案
• 5.4 基于多项式的中国剩余定理与NTRU 类数字签名方案
• 5.4.1 基于多项式的中国剩余定理
• 5.4.2 NTRU 类数字签名方案
• 5.5 基于NTRU 的群签名方案及其分析
• 5.5.1 方案建立
• 5.5 2 签名效率与签名安全性分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 密钥生成与群签名
• 6.1 群签名与密钥管理
• 6.2 密钥种类与密钥制约条件
• 6.2.1 密钥种类
• 6.2.2 密钥制约条件
• 6.3 密钥生成技术与序列分析方法及密码算法测试原理
• 6.3.1 密钥生成技术
• 6.3.2 序列分析技术
• 6.3.3 雪崩测试
• 6.3.4 差分测试
• 6.3.5 非线性度测试
• 6.3.6 线性密码分析
• 6.4 一种能够满足严格雪崩特性的密钥序列生成算法
• 6.4.1 多态密码机制及其工作原理
• 6.4.2 密钥生成算法
• 6.4.3 生成算法的严格雪崩性分析
• 6.5 一种基于DNA 的编码技术的密钥扩展方案
• 6.5.1 密钥扩展方案
• 6.5.2 密钥扩展方案测试
• 6.5.3 扩展方案应用及分析
• 6.6 两种密钥序列生成算法在群签名中的应用研究
• 6.7 本章小结
• 第七章 总结
• 7.1 全文总结
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果