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基于攻击的数字签名安全性分析研究

郭兴阳  
【摘要】: 数字签名是一种重要的信息安全技术,可以解决伪造、篡改和否认等信息安全问题。数字签名必须满足一定的安全性,而研究数字签名安全性的主要方法是分析。本文介绍了几种常用的分析技术,其中包括安全性评估分析和攻击分析,并重点研究攻击分析技术。鉴于攻击分析目前没有方法性的研究成果,本文提出了一个普适性的攻击分析模型。本文还利用该模型分析了六个签名方案,分别发现了它们的安全缺陷并改进了其中的两个方案。创新点如下: (1)在安全性评估分析的介绍中,给出了一种基于身份的门限不可否认签名方案。该方案是对基于身份的门限不可否认签名的首次设计尝试,其特点是实现了完全非交互的、双重证明的验证和否认协议。 (2)首次提出了数字签名的攻击分析模型,该模型给出了一种普适性的攻击分析方法。 (3)分析了Xie-Yu群签名方案,提出了两种攻击。指出该方案的工作过程不符合群签名的标准定义:发现两个群成员能产生不可追查的群签名,还可以陷害其它群成员。 (4)分析了WCF动态门限群签名方案,提出了四种攻击。发现该方案的签名过程有冗余操作;优化了签名过程后,发现该方案不满足动态门限群签名的任何一项安全需求。 (5)分析了Laih和Kuo提出的两个基于双困难问题的签名方案,指出它们实际上都只基于一个困难问题。 (6)分析了GMD前向安全签名方案,提出了两种攻击。指出该方案不是前向安全的并给出了改进措施。 (7)分析了GMD(N-1,N)密钥隔离签名方案,提出了两种攻击。指出该方案仅是(1,N)密钥隔离的并给出了改进措施。 攻击分析模型为攻击分析研究提供了一个基本的框架。攻击分析和改进工作提高了数字签名的安全性,在以后的研究中也具有一定的参考价值。本文的研究表明很多数字签名方案的安全性是脆弱的,在方案设计中应该把安全性分析作为一个研究重点。


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