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可信密码学计算的关键技术及其在电子商务中的应用

伍前红  
【摘要】:本文对可信密码学计算的关键技术进行比较深入的研究,内容包括高效的知识证明协议、可信的公钥加密与不经意加密、高安全性的数字签字与匿名数字签字、可信的电子商务协议设计等问题,提高这些密码学原型与系统的安全性与效率。主要成果有: 1、在知识证明技术方面,给出一个简单的知识证明协议,证明一个秘密整数在特定区间内,用于电子商务系统和论文中其它协议的设计。该协议比Boudot给出的协议更简单,效率更高。 2、在加密和可信加密技术方面,首次将对称密码的核心技术非线性S盒用于设计公钥密码系统,给出基于子集和问题的公钥密码体制的新设计,改进可验证的ElGamal加密和RSA加密。提出利用迭代S盒模拟指数运算,从而模拟基于离散对数问题的密钥协商,公钥加密和数字签字。给出一个实例,在该实例中S盒的迭代远远快于模指数计算。其模拟的离散对数密码系统较RSA和ElGamal系统快大约300倍。由于从S盒的输入和输出计算S盒的迭代次数不比离散对数容易,因此该系统可以使用更短的公钥和私钥达到同等的安全性。这一方法有很高的应用前景。使用高密度随机背包问题,模拟ElGamal密码体制和McEliece密码体制。在高密度随机背包困难性假设下,可以证明方案在唯密文攻击下是安全的。在计算上的效率大约是RSA体制的14000倍。由于背包问题是NP-完全问题,该方案有望抗击未来的量子敌手。改进Stadler的ElGamal可验证加密方案,使可公开验证的ElGamal加密仍然具有语义安全性,并推广到多接收者的ElGamal加密情形;给出可公开验证的RSA加密,效率较通用构造方法高。 3、在数字签字与认证方面,给出对抗量子敌手的数字签字的计算复杂性假设和签字模型,提出基于随机高密度背包问题的数字签字方案。在合理的参数设置和复杂性假设下,该方案具有接近于RSA签字的复杂性,并可能抗击量子敌手的攻击。首次提出利用不可逆物理过程的数字签字,基于热力学第二定律建议一个数字签字方案,对签字的实现进行离散化处理。扩展Able等的环签字通用方法,使其可以用于使用分割-选择技术的知识签字。利用该方法,基于图同构问题给出一个环签字。首次提出共享公钥但私钥独立的匿名签字概念,从原理上解决在Ad Hoc群体中匿名签字复杂性线性增长的问题。基于NP-完全的弱独立性问题,给出一个具体的签字方案。 4、在可信不经意加密方面,基于离散对数问题,给出具有最优在线效率的适应性和非适应性不经意传输。该方案最先实现具有最优在线效率的适应性和非适应性不经意传输,也不可能有更高在线效率的设计。提高上述方案的安全性,使得不经意传输具有可公开验证性,保证协议的输入和输出是可信的。


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