具有前向安全性的动态属性群签名研究

摘要

随着信息技术的不断发展，人们的工作、生活在计算机和网络的帮助下都变得更加方便。在公司中，不同职位的员工在不同范围内代表公司进行签名，当其工作范围发生变化或是私钥泄露时，应保证之前已经完成的签名的有效性。对于这种情况，因传统的基于身份的群签名体制和分级群签名体制对群成员签名权限的划分有限，都不能满足要求。基于属性的群签名体制能较好地划分身份特征和控制授权，能很好地应用于该场景。但已有的基于属性群签名方案中群成员属性不能根据时间、范围进行灵活地变动，也没有应对私钥泄露的机制，并不能满足这类应用场景的需要。 本文将动态属性群签名与前向安全机制结合起来，提出了具有前向安全性的动态属性群签名（Forward Secure Dynamic Attribute-Based Group Signature，简称FSDABGS）方案。首先设计了FSDABGS方案的总体框架，构建了安全模型；接着构造了一个新的动态属性方案，在此基础上运用前向安全机制设计了群成员私钥更新方案和群成员撤销方案；然后给出了完整的FSDABGS方案，并进行了安全性分析和效率对比；最后编写了方案的验证性程序测试其功能。本文的主要研究内容如下： （1）将动态属性群签名与前向安全机制结合起来，构建了具有前向安全性的动态属性群签名的总体框架。通过划分群成员特征并用属性和时间表示出来，可以用来控制群成员的签名权限，使签名权限能够随时间动态变化，实现较为灵活的签名授权。 （2）构造了一个新的动态属性方案。使用属性字典和属性向量来进行属性的分配，使属性的构造更加简单明了，属性变化更加灵活，同时减少了生成签名的计算量。 （3）运用前向安全机制，在动态属性群签名的基础上设计了群成员私钥更新方案和群成员撤销方案。在减少私钥泄露带来的损失的同时，使群成员的加入和撤销及属性变更操作更加简便。 最后通过功能测试验证了本文提出的FSDABGS方案的可行性，经测试该方案能够完成群成员的私钥更新过程，群成员能在群管理员控制下完成加入过程和属性的变更过程。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题来源

1.2研究背景

1.3国内外研究现状

1.4主要研究工作与组织结构

第2章 FSDABGS的总体框架

2.1 FSDABGS方案的描述

2.2 FSDABGS的性质

2.3关键技术分析

2.4总体框架及安全模型

2.5本章小结

第3章 动态属性方案

3.1相关定义

3.2动态属性群签名技术的安全模型

3.3动态属性群签名方案

3.4动态属性群签名技术的安全性证明

3.5动态属性群签名技术的效率对比分析

3.6本章小结

第4章 前向安全机制

4.1群成员私钥更新

4.2群成员撤销技术

4.3方案的安全性分析

4.4方案的效率分析

4.5本章小结

第5章 具有前向安全性的动态属性群签名方案

5.1完整的签名方案

5.2安全性分析

5.3效率对比分析

5.4方案的功能测试

5.5本章小结

第6章 总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间获得的学术成果