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数字签名理论及应用研究

赵泽茂  
【摘要】:随着计算机网络技术的发展,信息安全问题日益突出,其核心技术基础之一的数字签名技术,被广泛地应用于军事、通信、电子商务和电子政务等领域,它在身份认证、数据完整性和抗否认等方面具有其它技术无法替代的作用,而且随着电子签名法的实施,这种应用将变得更加普遍。 本文比较系统地对数字签名理论、方法和应用进行了研究,重点研究了数字签名中的若干关键技术问题。 根据各种不同的签名方程的构造特点,比较完整地探讨了签名方案的构造及其参数选取的方法。包括:1)给出了ElGamal型数字签名方程参数选取的一般方法,推广了选择签名的方法和范围。2)提出了一种基于椭圆曲线的具有消息恢复的认证加密方案,并指出在单向函数为同态函数的情况下存在两种已知明文的伪造攻击,从而说明选取符合一定条件的签名方案可以有效地避免这样的攻击;结合消息链接恢复特性,提出了相应的认证加密方案,该方案较好地解决了消息加密认证、消息链接恢复及传输量较大等问题。3)提出了一种基于椭圆曲线的具有消息恢复的签名方案及其参数选取方法。 对于盲签名,考虑到信息拥有者是否被签名人追踪的问题,提出了广义弱盲签名方案的构造方法,该方案几乎包含了目前所有该类签名。结合代理签名和盲签名的特点,利用多元线性变换来刻画用户与代理签名人之间变量的传递关系,从而提出了一种基于椭圆曲线的代理盲签名方案。 利用椭圆曲线上的Weil配对的双线性性质,提出了基于ID的盲签名方案,该方案以ID为基础的公钥代替以数字证书为基础的公钥,节约了验证签名时的时间开销,减少了交互的次数并节省了存储空间。 基于公钥自证明的思想,提出了一种具有消息恢复的自认证加密方案。该方案实现了通信双方对彼此公钥的自证明和信息接收者可以从签名中恢复消息等功能,且具有第三层次的信任等级、较少的计算时间开销和较高的安全性等优点。 基于盲签名技术提出了一种匿名电子投票协议,该协议除满足电子投票的基本性质外,较好地解决了选票碰撞以及投票者的中途退出等问题,而且还可以有效地防止一人多票或一票多投现象的发生,即使管理机构和计票机构勾结,在计票前可同时保证选票的秘密性和公平性。还从实用的角度对电子投票系统原型进行了研究,对电子投票系统进行了设计,编程实现了其中的核心算法及部分功能。


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