代理重密碼的研究.pdf

1、代理重密碼是由Blaze等人在歐洲密碼會議Eurocrypt1998年會上提出，并由Ateniese等人在國際頂級安全會議ACMCCS2005和NDSS2005上給出其規(guī)范的形式化定義。在代理重密碼中，一個擁有代理重加密密鑰(代理重簽名密鑰)的半可信代理者可以把Alice的密文(簽名)轉換為對同一個明文(消息)的Bob的密文(簽名)，而這個代理者不能獲得明文(不能自己產生Alice或者Bob的簽名)。所謂半可信，指的是僅僅相信這個代理者

2、一定會按方案進行密文(簽名)的轉換。由于代理重密碼特殊的轉換功能，它可以解決很多實際問題，如有效地解決在數(shù)字版權管理(DigitalRightManagement，DRM)中的跨域操作問題，即在不修改DRM系統(tǒng)和功能的前提下，實現(xiàn)在域A中的數(shù)字保護內容也能在域B中播放。 代理重密碼提出至今已近十年，取得了不少理論和實踐結果。但是，總體來說，代理重密碼還處于發(fā)展階段，還有很多問題急需解決。在ACMCCS2005、ACMCCS200

3、7和ECRYPT組織在2007年發(fā)表的《公鑰密碼新技術趨勢》報告中均提出了許多關于代理重密碼的公開問題。 本文就是針對這些公開問題展開較為深入系統(tǒng)的研究，在對基本密碼學模塊研究的基礎上，解決了包括其中四個公開問題在內的一系列問題。具體而言，本文在第一章介紹緒論和第二章介紹本文用到的復雜性假設之后，分別在第三、四章介紹了本文在代理重簽名和代理重加密方面獲得的研究成果。主要研究成果體現(xiàn)在兩方面： 1、在代理重簽名方面

4、 ·利用Waters在Eurocrypt2005年會中提出的哈希函數(shù)構造方法和配對技術，提出了第一個在標準模型下可證安全的代理重簽名方案--Smb方案。該方案較為高效，簽名生成算法只需2次指數(shù)計算，重簽名算法只需2次指數(shù)計算和2次配對計算，簽名驗證算法只需2次配對計算。該方案的提出，解決了ECRYPT組織在2007年發(fā)表的《公鑰密碼新技術趨勢》報告中提出的關于代理重簽名的一個公開問題。 ·在現(xiàn)有的代理重簽名方案中，用戶的公鑰都是

5、一些和他們身份無關的字符串，所以在使用公鑰前要對其進行認證，這大大增加了公鑰管理的復雜度。為了簡化這個復雜度，本文把基于身份的密碼思想引入到代理重簽名中，提出了基于身份的代理重簽名概念。在基于身份的代理重簽名方案中，用戶的公鑰就是他們的身份信息，這就使得公鑰在使用之前就已經(jīng)被認證。因此，本文在原有代理重簽名安全模型的基礎上，提出了基于身份的代理重簽名的安全模型，并在這個模型中提出了第一個在標準模型下可證安全的基于身份的代理重簽名方案--

6、Sid-mb方案。 ·通過對多用的單向代理重簽名的研究，發(fā)現(xiàn)了原有的關于多用的單向代理重簽名方案的安全模型并沒有包含所有可能的攻擊，如上一級的Alice和下一級的代理者的合謀攻擊。為此本文對其進行了修改和完善，并且在新的模型里提出了第一個多用的單向代理重簽名方案--Smu方案，給出了隨機預言機模型中的安全性證明。該項工作解決了Ateniese等人在ACMCCS2005會議上提出的關于代理重簽名的一個公開問題。 ·通過利用

7、代理簽名的思想，本文提出了一個代理重簽名的性質轉換器，即可以把原先沒有抗合謀攻擊屬性和暫時屬性的方案轉換為具有這兩個屬性的方案。這個性質轉換器的意義在于：一個方案具有的屬性越多，那么它的應用就更廣泛。 ·擴展了代理重簽名的應用，即利用代理重簽名的特殊轉換功能來實現(xiàn)電子商務中的公平交易。 2、在代理重加密方面 ·選擇密文攻擊和抗合謀攻擊都是代理重加密所需要具有的安全屬性，但是目前所有的代理重加密方案都不能同時具有這

8、兩種安全屬性。本文利用Fujisaki-Okamoto變換，提出了兩個有效的既是選擇密文攻擊安全又是抗合謀攻擊的單向代理重加密方案：SFPRE方案和S*FPRE方案，并在隨機預言機模型中給出了它們的證明。 ·通過利用Canetti-Honhenberger技術、一次簽名技術和一次加密技術，本文提出了一個單向代理重加密構造--CFPRE構造。雖然CFPRE構造在效率上沒有SFPRE方案和S*FPRE方案高，但是它能提供比后兩者更高

9、的安全級別，即在標準模型下給出安全證明。該構造的提出，解決了Canetti和Hohenberger在ACMCCS2007會議上提出的關于代理重加密的一個公開問題。 ·目前已知的選擇密文攻擊安全的代理重加密方案都是利用配對來實現(xiàn)的，而研究表明，配對計算的時間比一般的指數(shù)運算時間要大1.5倍以上，因此這些方案不能用于效率要求較高的環(huán)境中。為了解決這個問題，本文利用知識簽名(signatureofknowledge)技術，提出了三個不