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無雙線性對的無證書公鑰密碼學研究

 
【摘要】:在傳統公鑰基礎設施(Pulic Key Infrastructure,PKI)中,證書的使用是確保公鑰與持有對應私鑰用戶身份之間的聯系。但是,PKI面臨著基礎設施的擴展和證書的復雜管理(分配、撤銷、存儲和成本確認)問題。為了簡化證書管理,Shamir提出了基于身份的公鑰密碼學( Identity Based Public Key Cryptography,ID-PKC)概念,用戶的公鑰用用戶的名字或郵箱地址來表示,用戶的私鑰由一個可信第三方(如,Key Generation Centre,KGC)產生,因此,ID-PKC消除了公鑰證書的使用,但它同時帶來了密鑰托管和用戶私鑰是否可信的新問題。例如,KGC利用它分配給用戶的私鑰,能解密用該私鑰加密的密文,它也能偽造用戶進行簽名。Al-Riyami和Paterson首次提出了無證書公鑰密碼學(Certificateless Public Key Cryptography,CL-PKC)概念,它解決了ID-PKC中固有的密鑰托管問題,消除了PKI中證書的復雜性管理。 安全和效率一直是大家都很關注的問題,設計安全高效的無證書簽名、簽密和密鑰協商方案是近年來研究的熱點。本文作者一直在努力尋找一種更佳的方法來提高方案的效率,結果發現,無雙線性對運算的方案是同類方案中計算復雜度最低的,它更適合于帶寬受限制的通信環境中(如無線網絡、Adhoc網絡、無線傳感器網絡等)使用。目前已知的所有無證書簽名、簽密和密鑰協商方案都需要對運算,設計無對運算的無證書簽名、簽密和密鑰協商方案是本文的核心。本論文的最大創新之處是所有新方案都消除了雙線性對運算。 ⑴近幾年來,僅有的幾個安全無證書簽名方案被相繼提出,然而,它們都需要雙線性對運算,比較指數運算和橢圓曲線上的點乘運算,對運算是比它們更為耗時的運算。因此,設計無對運算的簽名方案是值得進一步研究的新課題。我們提出了一個無需對運算的安全無證書簽名方案,并在隨機預言模型下證明了它的不可偽造性。 ⑵目前已知的幾個無證書簽密方案中,只有一個方案是安全的。其它方案要么不能提供保密性,要么不能抗不可偽造性,要么不能同時滿足這兩種安全屬性。即使安全的方案,它仍然需要雙線性對運算,因此,設計安全的無對運算的簽密方案是值得進一步研究的新課題。我們提出了一個無需對運算的安全無證書簽密方案,并在隨機預言模型下證明了它的保密性和不可偽造性。 ⑶設計安全高效的無雙線性對運算的無證書密鑰協商方案是近年來研究的熱點。近幾年,僅有的幾個無證書密鑰協商方案相繼被提出,在擴展CK安全模型下,它們中大部分不能抵抗密鑰泄露偽裝攻擊和臨時私鑰泄露產生的攻擊。我們演示了這些不安全無證書方案存在的攻擊,并提出了一個新的無證書兩方認證密鑰協商方案。只要每方至少有一個未泄露的秘密值,那么新方案在最強的安全模型下是安全的。即使密鑰生成中心知道雙方的臨時私鑰或顯示雙方的秘密值/替換公鑰(但不能同時),只要計算Diffie-Hellman假設成立,那么新方案在隨機預言機模型下證明是安全的。新方案消除了對運算,比較其它已知無證書密鑰協商方案,新方案計算復雜度最低。
【學位授予單位】:電子科技大學
【學位級別】:博士
【學位授予年份】:2010
【分類號】:TN918.1

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