改进的数字签名方案及应用研究

摘要

随着计算机网络技术的快速发展，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。
　　本文首先学习和分析了数字签名的研究现状和发展趋势;其次，探讨了密码系统和数字签名技术，包括密码学、数字签名的数学基础、与数字签名相关的基本概念、数字签名中用到的散列函数算法、盲签名等问题;第三，对两种基于离散对数的数字签名方案——ElGamal方案和DSA方案的各种攻击方法及安全性进行研究和分析，针对其签名和验证速度慢、安全性低等缺陷，分别提出改进的数字签名方案，在基于DSA的改进方案中采用新的签名式和验证式，签名和验证的表达式都不涉及求乘法逆元运算，减少了算法的计算量，提高了数字签名系统的运行速度，同时采用了DSA算法中基于素数域和其子域上求离散对数困难性的高安全性做法及SHA-256散列函数算法，提高了数字签名的安全性。并在此基础上设计和实现了一个数字签名系统，运行结果表明改进签名方案的计算速度比原始方案要快而且更安全;最后，研究了盲签名，提出基于ElGamal改进的盲签名方案，对其性能进行详细分析。并将其应用在电子现金系统中，给出了具体的实现方案。通过分析和比较，可以看到基于ElGamal改进的盲签名方案，具有较强的安全性，可以比较容易地从盲消息的签名中恢复对原消息的签名。通过对构建的安全匿名离线电子现金系统性能、效率的分析、比较，可以看到该系统具有较好的安全性、匿名性、可控匿名性、不可重复花费性和不可伪造性，提高了效率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 数字签名的研究现状

1．3 本论文所做的主要工作

第2章 密码系统和数字签名技术

2．1 相关数学知识

2．2 密码学

2．2．1 对称密钥密码体制简介

2．2．2 非对称密钥密码体制介绍

2．3 散列函数

2．3．1 散列函数的概念

2．3．2 散列函数的性质

2．3．3 散列函数的作用

2．3．4 散列函数的攻击方法

2．3．5 SHA-256散列函数算法的描述

2．3．5 SHA-256散列函数算法的测试与分析

2．4 数字签名

2．4．1 数字签名概念及形式化定义

2．4．2 数字签名的基本特性

2．4．3 数字签名的分类

2．4．4 数字签名在电子商务中的应用

2．5 盲签名

2．5．1 盲签名概念

2．5．2 盲签名的分类及联系

第3章 改进数字签名方案的研究与实现

3．1 ElGamal型数字签名方案

3．1．1 ElGamal数字签名方案描述

3．1．2 ElGamal数字签名方案的安全性分析

3．1．3 ElGamal数字签名方案的变型

3．2 DSA数字签名方案

3．2．1 DSA数字签名方案描述

3．2．2 DSA数字签名方案的安全性分析

3．3 原始方案的缺陷

3．4 基于ElGamal改进的数字签名方案

3．4．1 基于ElGamal改进数字签名方案描述

3．4．2 基于ElGamal改进数字签名方案的安全性

3．4．3 基于ElGamal改进数字签名方案的效率分析

3．5 基于DSA改进的数字签名方案

3．5．1 基于DSA改进数字签名方案描述

3．5．2 基于DSA改进数字签名方案与DSA的等价性

3．5．3 基于DSA改进数字签名方案的正确性

3．5．4 基于DSA改进数字签名方案的安全性

3．6 基于DSA改进数字签名方案的计算效率分析

3．6．1 理论分析

3．6．2 实验分析

3．7 基于DSA改进数字签名方案的实现

3．7．1 设计思想

3．7．2 开发环境与工具

3．7．3 运行过程

第4章 改进的盲签名方案在电子现金中的应用

4．1 盲签名的实现

4．1．1 盲签名的实现步骤

4．1．2 RSA盲签名实现方案

4．2 基于离散对数的数字签名的一般性盲化方案

4．2．1 盲性分析

4．2．2 不可盲化证明

4．4 改进盲签名方案的理论实现和性能分析

4．4．1 改进的盲签名方案描述

4．4．2 改进盲签名方案安全性分析

4．4．3 改进盲签名方案的特点

4．5 改进的盲签名方案在电子现金中的应用

4．5．1 电子现金概念

4．5．2 电子现金基本模型

4，5．3 构建实用高效电子现金系统分析

4．6 安全匿名离线的电子现金系统

4．6．1 安全匿名离线的电子现金系统描述

4．6．2 电子现金系统性能分析

4．6．3 电子现金系统的实现效率

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文