基于双线性配对的适配器签名方案

摘要

适配器签名作为近几年出现的密码学原语,因其在区块链中具有重要的应用而受到密码学研究者的关注.适配器签名允许用户生成一个隐含困难关系声明的预签名,只有利用困难关系见证才可以将预签名转换为一个验证合法的全签名,而使用预签名和相应的全签名可以提取困难关系见证.这两个性质使得适配器签名技术可被用于众多的区块链场景中,例如支付通道、跨链原子交换等.然而,当前可供选择的适配器签名方案依然较少,不利于适配器签名技术在更多的应用场景和区块链系统中使用.本文通过在BLS签名中引入随机性,构造了一个可证明安全的概率型数字签名方案.在此基础上,首次构造出一个基于双线性配对的适配器签名方案.基于计算Diffie-Hellman困难问题假设,在随机预言机模型下证明了该方案是安全的,从而解决了区块链研究中的一个开放问题:即基于双线性配对的数字签名可以扩展为适配器签名.实验结果表明本文所提出的适配器签名方案的性能开销与区块链的主流适配器签名方案相当,但基于双线性配对的优良性质可以提供丰富的扩展功能,从而极大地拓展了适配器签名在区块链系统的应用范围.