專利名稱：基于多變量多項式對消息匿名環(huán)簽名的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于多變量多項式對消息匿名環(huán)簽名的 方法。
背景技術(shù)：
2001年，在如何匿名泄漏秘密的背景下，Rivest等人提出了一種新型簽名技術(shù)， 稱為環(huán)簽名(ring signature)。環(huán)簽名可以被視為一種特殊的群簽名，它沒有可信中心，沒 有群的建立過程，這里的群是指由多個可能的簽名者組成的集合，也稱為環(huán)。該環(huán)的建立具 有自發(fā)性，即環(huán)是由一個簽名者在不需要和其它人商量的情況下建立的。對電子文檔的環(huán) 簽名是由一個簽名者代表環(huán)中全體成員簽署的，但對于簽名驗證者來說簽名者是完全匿名 的。環(huán)簽名提供了一種匿名泄露秘密的巧妙方法。環(huán)簽名的這種無條件匿名性在對信息需 要長期保護的一些特殊環(huán)境中非常有用。環(huán)簽名可以實現(xiàn)無條件匿名，即無法追蹤簽名人 的身份。環(huán)簽名的這種無條件匿名性適用于信息需要長期保護的一些特殊環(huán)境。隨后，環(huán) 簽名引起了廣泛關(guān)注，提出了各種環(huán)簽名方案。2002年，Abe等人提出了第一個基于有限域 上離散對數(shù)的環(huán)簽名方案。最近，雙線性對被用來設(shè)計環(huán)簽名方案，然而雙線性對的運算效 率很低。環(huán)簽名因其特有的性質(zhì)，如自發(fā)性、匿名性等，使得它可以廣泛地應(yīng)用在匿名電子 選舉、機密信息的泄漏、電子政務(wù)、電子商務(wù)、重要新聞的匿名發(fā)布及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。下面簡要介紹幾種應(yīng)用1)用于匿名泄漏信息。例如匿名舉報一個官員腐敗，為了防止官員的報復(fù)行為，保 護舉報者的隱私，舉報者可以對舉報電子文檔進行環(huán)簽名。反貪局在獲得舉報信息的同時 還能不暴露舉報者的真實身份。這時就可以使用環(huán)簽名方案；2)用于ad-hoc、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。ad-hoc和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無中心、自組織等 特點與環(huán)簽名的構(gòu)造有很多相似之處。因此對于ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中的諸多問題，如成員的匿 名認證等，往往要求參與實體的一方在應(yīng)用過程中能夠保持自己身份的隱私性，都可以應(yīng) 用環(huán)簽名來解決。隨著量子計算機的出現(xiàn)，利用量子計算機可以在多項式時間內(nèi)解決因子分解和離 散對數(shù)問題，進而嚴重威脅到現(xiàn)有這類環(huán)簽名的安全性。構(gòu)造新的公鑰密碼體制，使其能夠 替代基于數(shù)論的密碼體制，抵御未來基于量子計算機的攻擊已經(jīng)迫在眉睫。多變量公鑰密 碼體制可以抵御量子計算機的攻擊，而且比基于數(shù)論的方案在計算上更有效，因此，多變量 公鑰密碼學(xué)的研究成為密碼學(xué)發(fā)展中很活躍的課題。多變量公鑰密碼體制至今已經(jīng)經(jīng)歷了 20年的發(fā)展歷程，出現(xiàn)了 MIA族、OV族、HFE 族、TTM族、MFE族、JC族等體制。由于多變量公鑰密碼體制的安全性和效率更高，所以最 近得到了人們的廣泛關(guān)注。多變量密碼體制的發(fā)展為環(huán)簽名的研究提供了新的思路，因為直到目前，還沒有 發(fā)現(xiàn)量子計算機對二次多變量方程組的求解有任何優(yōu)勢。
到目前為止，已經(jīng)提出了各種環(huán)簽名方案，但這些方案都是基于傳統(tǒng)密碼體制，例 如RSA等。面對量子計算機的出現(xiàn)，傳統(tǒng)密碼體制受到威脅，因此，現(xiàn)有的環(huán)簽名體制在量 子計算下將不再安全。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于多變量多項式對消息匿名環(huán)簽名的方法，解決現(xiàn)有 的環(huán)簽名體制在量子計算下不安全的缺陷。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于多變量多項式對消息匿名環(huán)簽名的方法，該方 法按照以下步驟實施步驟1.生成系統(tǒng)參數(shù)1)設(shè)置k = GF(q)是特征為ρ的有限域，其中q = ρ1，1是一個正整數(shù)；2)令《2中冷(功是有限域k的η次擴張，其中η是一個正整數(shù)，g(x)是有限域 k上的一個η次不可約多項式；3)令m為多變量方程組中方程的個數(shù)，η為變量的個數(shù)；4)選擇H {0，1}* — km為密碼學(xué)安全的抗碰撞單向不可逆哈希函數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)為 (k, q, p, 1, m, η, H)；步驟2.密鑰生成1)假設(shè)環(huán)中有t個用戶，設(shè)為U= {u0,ui;…，ut_J ；2)根據(jù)多變量公鑰密碼體制，每個用戶Ui (0 < i < t-Ι)選擇Fi是從kn到km的 可逆映射，F(xiàn)i滿足a) Fi (χι; xn) = (fn,…，fim)，其中 Aj e k[x1; ...，xn]，j = l，...，m;b)任何方程Fi(X1, -,Xn) = (y' …，y' m)，都易于求解；3)每個用戶Ui (0彡i彡t-Ι)選擇其中Lli是從km到km的隨機選擇的一個可逆仿 射變換
權(quán)利要求
1.基于多變量多項式對消息匿名環(huán)簽名的方法，其特征在于，該方法按照以下步驟實施步驟1.生成系統(tǒng)參數(shù)1)設(shè)置k= GF(q)是特征為ρ的有限域，其中Q = P1J是一個正整數(shù)；2)令=是有限域k的η次擴張，其中η是一個正整數(shù)，g(x)是有限域k上 的一個η次不可約多項式；3)令m為多變量方程組中方程的個數(shù)，η為變量的個數(shù)；4)選擇H {0，1}* — km為密碼學(xué)安全的抗碰撞單向不可逆哈希函數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)為(k，q, ρ, 1, m, η, H)；步驟2.密鑰生成1)假設(shè)環(huán)中有t個用戶，設(shè)為U={U。，Ul，-,Ut^1I ；2)根據(jù)多變量公鑰密碼體制，每個用戶Ui(0 < i < t-Ι)選擇Fi是從kn到km的可逆 映射，F(xiàn)i滿足
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法步驟3中，簽名者計算
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多變量多項式對消息匿名環(huán)簽名的方法，該方法按照以下步驟實施，生成系統(tǒng)參數(shù)，密鑰生成，環(huán)簽名生成，環(huán)簽名的驗證?；趥鹘y(tǒng)密碼體制的環(huán)簽名方法，在量子計算機下其安全性受到威脅，而本發(fā)明基于多變量公鑰密碼體制的環(huán)簽名方法解決了現(xiàn)有的環(huán)簽名體制在量子計算下不安全的缺陷。本發(fā)明的方法既具有安全性又具有計算效率高的優(yōu)點。
文檔編號H04L9/30GK102006166SQ201010544610
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者張磊, 王尚平 申請人:西安理工大學(xué)