基于多線性映射的公鑰密碼方案研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和信息化程度的不斷提高，信息安全已成為信息社會(huì)最為關(guān)注的問(wèn)題之一。密碼技術(shù)在信息安全領(lǐng)域中占有重要的地位，它的不斷發(fā)展為解決新形勢(shì)下的信息安全問(wèn)題提供了必要的安全理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)保障。作為雙線性對(duì)（Bilinear Pairing）密碼理論的泛化形式，多線性映射機(jī)制以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)在公鑰密碼學(xué)上有著廣泛的應(yīng)用前景，已成為當(dāng)前公鑰密碼理論研究的熱點(diǎn)之一。本文對(duì)基于多線性映射理論的公鑰密碼方案設(shè)計(jì)及其安全性進(jìn)行了深入研究

2、，主要工作和貢獻(xiàn)如下：
　　1.研究基于多線性映射理論的多接收者公鑰加密。多接收者公鑰加密系統(tǒng)包括一個(gè)發(fā)送者和N個(gè)接收者，發(fā)送者和接收者都有自己的公鑰和私鑰。發(fā)送者可以用自己的私鑰和N個(gè)接收者的公鑰對(duì)消息進(jìn)行加密，而任一授權(quán)的接收者可以在收到密文后進(jìn)行解密，獲得正確的消息明文。利用多線性映射的結(jié)構(gòu)特性構(gòu)造一個(gè)多接收者公鑰加密方案，并在標(biāo)準(zhǔn)模型下證明新方案滿足選擇明文攻擊下的密文不可區(qū)分性。同時(shí)，針對(duì)當(dāng)前基于身份的多接收者公鑰加密方

3、案的安全性都是基于隨機(jī)預(yù)言模型的情況，利用多線性映射上的可編程哈希函數(shù)構(gòu)造一個(gè)新的基于身份的多接收者公鑰加密方案，并基于多線性映射理論的判定性Diffie-Hellman問(wèn)題在標(biāo)準(zhǔn)模型中證明了方案的安全性。
　　2.研究基于多線性映射理論的環(huán)簽名。在環(huán)簽名系統(tǒng)中，任一環(huán)成員可以使用其他環(huán)成員的公鑰代表整個(gè)環(huán)對(duì)任意消息進(jìn)行簽名，且簽名過(guò)程無(wú)需其他環(huán)成員的協(xié)助。環(huán)簽名可以使驗(yàn)證者確信簽名的消息來(lái)自這個(gè)環(huán)的某個(gè)成員，但驗(yàn)證者卻無(wú)法確定簽

4、名者的具體身份。利用多線性映射上的全域哈希函數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)簽名方案，并在標(biāo)準(zhǔn)模型下證明方案能滿足選擇消息攻擊的不可偽造性和無(wú)條件匿名性。同時(shí)，借助于隨機(jī)預(yù)言機(jī)，將方案進(jìn)一步擴(kuò)展到基于身份的公鑰密碼體系中，在隨機(jī)預(yù)言模型下證明基于身份的環(huán)簽名方案不僅在選擇子環(huán)攻擊和選擇消息攻擊下滿足不可偽造性，也滿足無(wú)條件匿名性。
　　3.研究基于多線性映射理論的屬性簽名。與環(huán)簽名相比，除了考慮簽名的不可偽造性和匿名性外，屬性簽名可提供更加豐富的簽名

5、策略。而在一個(gè)支持一般電路結(jié)構(gòu)的屬性簽名方案中，用戶可按照任意期望的訪問(wèn)控制策略來(lái)部署信息。利用多線性映射上的2-1重編碼機(jī)制構(gòu)建一個(gè)可支持一般電路結(jié)構(gòu)的屬性簽名方案，并基于CR-TOR編碼的不可區(qū)分性和多線性映射的計(jì)算性Diffie-Hellman問(wèn)題在選擇性安全模型下證明簽名的不可偽造性和隱私性。與現(xiàn)有的多線性映射上支持電路結(jié)構(gòu)的屬性簽名方案相比，雖然新方案的內(nèi)部線路的私鑰量沒(méi)有減少，但私鑰的生成和電路計(jì)算過(guò)程變得更加簡(jiǎn)便。

6、　　4.結(jié)合基于多線性映射的多接收者公鑰加密研究和環(huán)簽名研究，開展基于多線性映射理論的多接收者環(huán)簽密方案的設(shè)計(jì)研究。環(huán)簽密是一種結(jié)合了環(huán)簽名匿名性質(zhì)的特殊簽密方式，也被稱為匿名簽密。利用多線性映射機(jī)制構(gòu)造一個(gè)多接收者環(huán)簽密方案，并在隨機(jī)預(yù)言模型下證明新方案滿足機(jī)密性、不可偽造性和無(wú)條件匿名性。與現(xiàn)有基于多線性映射的多接收者環(huán)簽密方案相比，新方案所需的多線性映射等級(jí)數(shù)較少，從而有效地減少了公共參數(shù)長(zhǎng)度、密鑰長(zhǎng)度和密文計(jì)算的對(duì)運(yùn)算次數(shù)。同時(shí)