阈下信道中数字签名技术的研究与分析

摘要

阈下信道作为一种典型的信息隐藏技术，是指在公开信道中建立的实现隐蔽通信的信道。利用阈下信道，通信双方可以在普通的数字签名中传递秘密信息，除通信双方以外的任何人均不知道秘密信息的存在。正是由于其超常的隐蔽性，阈下信道已经为很多应用提供了良好的平台，其军事价值、商业价值和社会价值是非常巨大的，有着非常广阔的应用空间。
　　 通过对常见数字签名中阈下信道的分析，本文首先对椭圆曲线数字签名的通信应用进行了深入研究。针对阈下信道技术在椭圆曲线数字签名中的应用可能以及存在的安全隐患问题，通过对其中存在的窄带阈下信道进行实时性测试，在平衡传输信息容量与签名时间的条件下，确定了合理的阈下信息传输位数。实验结果表明，窄带阈下信道在椭圆曲线数字签名中可以被有效利用。
　　 其次，基于椭圆曲线离散对数问题，提出了一种基于椭圆曲线的(t，n)-(k，m)强可验证门限阈下信道方案。方案中n个阈下子信息拥有者中至少t个合作得到阈下信息进而生成有效的签名，而m个接收者中至少k个合作提取阈下信息。接收者不需要和发送者共享其私钥，通过采用一种可验证门限秘密共享技术，使每个接收者可以对提取的子信息有效性进行验证。同时又防止了接收者对签名进行联合攻击和广义伪造攻击，且该方案分散了发送者的权利，使收发双方地位更加公平。经对方案进行正确性和可行性分析，证明该方案适合应用在电子商务等非安全环境中。
　　 最后，研究了封闭阈下信道理论模型和方案，提出了一种新的封闭ECDSA阈下信道方案。该方案令看守参与签名的生成，但没有伪造签名的能力，从而在保证签名者的签名权力的前提下，实现了对因随机会话密钥而引入阈下信道的完全封闭。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

声明

第1章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2阈下信道国内外研究现状

1.2.1阈下信道的国外研究现状

1.2.2阈下信道的国内研究现状

1.3论文的主要研究内容

1.4论文组织结构安排

第2章 数字签名中的阈下信道

2.1数字签名简介

2.1.1数字签名概述

2.1.2数字签名基本理论

2.2阈下信道基本理论

2.2.1阈下信道概念

2.2.2 Simmons的“囚犯问题”

2.2.3阈下信道的一般模型

2.2.4阈下信道的构造及其分类

2.2.5阈下信道的存在机理

2.2.6阈下信道的容量

2.3数字签名和阈下信道

2.4 ElGamal数字签名方案中的阈下信道

2.4.1 ElGamal签名算法

2.4.2 ElGamal签名中的宽带阈下信道

2.4.3 ElGamal签名中的窄带阈下信道

2.5 DSA数字签名方案中的阈下信道

2.5.1 DSA签名算法

2.5.2 DSA中的宽带阈下信道

2.5.3 DSA中的窄带阈下信道

2.6本章小结

第3章 椭圆曲线数字签名中阈下信道通信研究

3.1椭圆曲线密码体制基本描述

3.1.1椭圆曲线密码体制定义

3.1.2椭圆曲线运算法则

3.1.3椭圆曲线离散对数问题

3.1.4椭圆曲线密码体制的性能分析

3.2椭圆曲线签名算法描述

3.2.1安全椭圆曲线的选取

3.2.2椭圆曲线签名算法

3.3椭圆曲线数字签名中的阈下信道

3.3.1椭圆曲线数字签名中的宽带阈下信道

3.3.2椭圆曲线数字签名中的窄带阈下信道

3.4基于Miracl大数库的窄带阈下信道测试

3.4.1构造窄带阈下阈下信道的方法

3.4.2 Miracl大数库介绍

3.4.3测试环境

3.4.4测试算法描述

3.5测试结果及分析

3.6本章小结

第4章 基于椭圆曲线的强可验证门限阈下信道方案

4.1引言

4.2相关方案介绍

4.2.1 Shamir门限方案

4.2.2 Pedersen可验证秘密分享方案

4.3基于椭圆曲线的强可验证门限阈下信道方案的构造

4.3.1椭圆曲线参数选择

4.3.2阈下消息生成阶段

4.3.3签名初始化阶段

4.3.4签名产生阶段

4.3.5签名验证阶段

4.3.6阈下信息验证和提取阶段

4.4正确性分析

4.5安全性分析

4.6本章小结

第5章 封闭ECDSA签名阈下信道的方案

5.1封闭阈下信道概述

5.2封闭阈下信道理论模型

5.2.1由公正方产生真随机数的封闭阈下信道模型

5.2.2监督者参与的封闭阈下信道模型

5.3封闭DSA阈下信道的若干方案

5.3.1基于承诺掩蔽的封闭方案

5.3.2 Simmons的封闭方案

5.3.3基于零知识证明的封闭阈下信道方案

5.3.4基于零知识证明和分割选择的封闭方案

5.4一种新的封闭ECDSA阈下信道方案

5.4.1方案介绍

5.4.2方案的安全性分析

5.4.3方案的封闭性分析

5.5本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A　攻读硕士学位期间所发表的学术论文