视觉零知识身份认证协议的应用研究

摘要

随着网络的普及，越来越多利用网络而从事各种活动，而人们越来越关注网络的完全性。在当代密码学中，零知识证明占据着重要的位置。零知识证明是密码学应用中一种常见的密码协议，它是指证明者想向验证者证明他知道某一秘密，却又不想向验证者泄露任何与这个秘密相关的任何信息。
　　本文重点研究目的是在不降低安全性的条件下，如何设计出具有较低计算复杂度的零知识身份认证方案。
　　本论文主要研究结果如下:
　　1.单轮可重置的零知识身份认证方案的设计与分析。针对现有的大多数零知识身份认证方案需要多轮交互，且需要复杂繁琐的数学计算，系统开销负荷很大的问题。本论文重点研究了现有常数轮方案，可重置方案，设计出了具有可重置性的单轮交互的零知识身份认证方案。本方案是利用在申请交互时，可信第三方实时的随机的产生认证签名，基于“挑战-应答”方式，以防不诚信参与者的不诚信交互，有效的防止重放攻击。另外本方案是基于椭圆曲线密码体制的，由于其开销小，安全性高的优点，而且避免使用了较高计算复杂度的模幂运算，本方案只具有较低的模乘级的运算复杂度。
　　2.基于视觉密码学的零知识身份认证方案的设计与分析。视觉密码学是针对图片的加/解密，依靠人类视觉的解密，且具有秘密共享的优点。因此我们创新的在零知识身份证明方案中引入了视觉密码学的知识。针对视觉密码中可能有像素扩大，对比度低的缺点，而且上述方案仍有较高的模乘运算级别的计算复杂度，因此本方案采用了布尔XOR运算模型，设计出了加/解密图像具有较低的像素扩张和高对比度，较低的二次级运算复杂度。由于视觉密码是一次一密的，本方案还可以实现单轮次的交互。
　　3.简化视觉零知识身份认证方案的设计与分析。依据上述方案的设计思想，针对原方案二次级计算复杂度的问题，改变交互次序，减半原有方案的密钥产生的计算方式及计算量，构造了具有更低的常数级计算复杂度的简化视觉零知识身份认证方案。

目录

声明

摘要

Contents

1 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 零知识证明研究现状

1．2．2 视觉密码学研究的热点问题和研究现状

1．3 本文章节安排

2 零知识证明

2．1 预备知识

2．1．1 计算复杂性理论

2．1．2 敌手攻击类型

2．2 零知识证明定义

2．3 零知识协议的可合成性：顺序合成和并行合成

2．4 非交互式零知识证明

2．5 零知识证明的可重置性和非延展性

2．6 本章小结

3 零知识身份认证方案

3．1 典型零知识身份认证方案

3．2 零知识证明方案扩展

3．3 单轮可重置零知识证明方案

3．4 本章小结

4 视觉密码学

4．1 预备知识

4．2 视觉密码方案的评价标准

4．3 视觉密码模型

4．4 本章小结

5 视觉零知识身份认证方案

5．1 图像预处理

5．2 视觉零知识身份认证过程

5．2．1 参数设定

5．2．2 初始阶段

5．2．3 视觉密钥产生阶段

5．2．4 视觉识别阶段

5．3 性能分析

5．3．1 安全性能分析

5．3．2 计算复杂度

5．4 方案扩展

5．4．1 参数设定

5．4．2 用户注册

5．4．3 身份认证过程

5．4．4 性能分析

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果