一種基于模糊身份的一次性公鑰簽密構(gòu)造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于模糊身份的一次性公鑰匿名簽密的構(gòu)造方法，該方法利用計算機(jī)系統(tǒng)完成基于模糊身份的一次性公鑰匿名簽密的構(gòu)造，所述的計算機(jī)系統(tǒng)包括用戶A、用戶B、一個PKG(公鑰生成中心)以及一個KGC(私鑰生成中心)，其中兩個用戶之間需要互相發(fā)送和接受消息。該方法共分為5個步驟，第一步是初始化，第二步是生成用戶密鑰，第三步是生成一次性公鑰，第四步是簽密，第五步是解簽密。本發(fā)明的方法與現(xiàn)有方法相比具有匿名性、不可偽造性和可追蹤性，同時能有效防止惡意用戶的一次性攻擊和來自系統(tǒng)內(nèi)部可信中心的非信任攻擊。同時，本方法與現(xiàn)有方法相比還具有較高的運(yùn)算效率和較低的通信開銷。
【專利說明】一種基于模糊身份的一次性公鑰簽密構(gòu)造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信息安全【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于模糊身份的一次性公鑰簽密的 構(gòu)造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 基于身份加密（Identity Based Encryption, IBE)的主要思想是用戶將自己的用 戶信息（例如，用戶名和網(wǎng)絡(luò)IP地址）作為自己的公鑰，由私鑰生成中心（Key Generation Center, KGC)生成相應(yīng)的私鑰，解決了基于證書公鑰系統(tǒng)（Certificate Based Public Key Cryptosystem)的管理"瓶頸"問題。在所有提出的IBE方案中，都將用戶的身份看作一個 均勻分布的隨機(jī)串。然而，將用戶名或IP地址等身份信息作為公鑰已不能滿足一些現(xiàn)實的 需求。由于生物特征信息的唯一性、確定性和不易偽造性等突出的優(yōu)勢，生物特征信息應(yīng)用 于身份認(rèn)證技術(shù)中越來越受到關(guān)注和重視。因此，采集個體的生物特征，利用生物特征的唯 一性來進(jìn)行識別認(rèn)證有更大的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。
[0003] 生物特征數(shù)據(jù)的噪聲主要是由兩次采集時的不均勻和不完全一致造成的，這與 IBE中所要求的密鑰的一致性和準(zhǔn)確性相矛盾。2005年，Sahai和Waters[1]第一次提出 了基于模糊身份的概念（Fuzzy Identity-Based Encryption, Fuzzy-IBE)，并提出 了相應(yīng) 的加密方案，方案中若兩個身份足夠接近，即w和？交集滿足用戶身份屬性重疊域至少 為山則身份W可以用自己的私鑰解密用戶身份為W'發(fā)送的密文，方案給出了標(biāo)準(zhǔn)模型下 的證明，能抵抗合謀攻擊。因此，基于模糊身份方案具有一定的容錯性，可直接將用戶的生 物特征數(shù)據(jù)作為身份信息。此后，一些方案相繼提出 [6'7]。2008年，Yang等人[2]第一次提 出了基于模糊身份的數(shù)字簽名的概念（Fuzzy Identity-Based Signature, Fuzzy-IBS)， 并基于文獻(xiàn)[1]構(gòu)造了簽名方案，在標(biāo)準(zhǔn)模型下證明了其安全性，該方案具有不可偽造 性，能抵抗適應(yīng)性選擇消息攻擊。2009年，文獻(xiàn)[3]和[4]提出了兩個Fuzzy-IBS方 案，但文獻(xiàn)[7]指出文獻(xiàn)[3]第一個方案并不安全，不能抵擋唯密鑰攻擊，第二個方案 只在ROM下證明了其安全性。文獻(xiàn)[5]提出了在ROM下的基于模糊身份的數(shù)字簽名方 案，并在此基礎(chǔ)上，提出了基于模糊身份的盲簽名方案。此外，文獻(xiàn)[8]介紹了各種生 物體征識別的基本原理和一些關(guān)鍵技術(shù)，基于生物特征的加密方案（Attribute-Based Encryption)也相繼提出 [9<2]。文獻(xiàn)[9]提出了一種新的細(xì)粒度加密數(shù)據(jù)共享的密碼 系統(tǒng) KP-ABE(Key_Policy Attribute-Based Encryption),并且可利用在分層身份加密 (Hierarchical Identity-Based Encryption)中。文獻(xiàn)[10]提出了密文策略的屬性加 密方案 CP_ABE(Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption)。文獻(xiàn)[11]提出了 在人體區(qū)域網(wǎng)（Body Area Networks, BAN)中的基于模糊生物特征的簽密方案（Fuzzy Attribute-Based Signcryption, FABSC)，證明了其在實際BAN中的安全性，但方案應(yīng)用的 局限性較大。文獻(xiàn)[12]提出了在標(biāo)準(zhǔn)模型下的基于模糊生物特征身份識別簽名方案，并基 于CDH問題證明了其安全性，但方案計算比較復(fù)雜。

【背景技術(shù)】 [0004] 中所述的參考文獻(xiàn)如下：
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[0009] [5]陳偉.基于模糊身份的數(shù)字簽名研究[D].廣東：中山大學(xué)，2008.
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明的目的是提供一種基于模糊身份的一次性公鑰簽密的構(gòu)造方法，解決現(xiàn)有 技術(shù)中存在的問題，這些問題主要包括：基于證書公鑰系統(tǒng)存在證書管理開銷過大，長期使 用同一身份將暴露用戶的敏感信息的問題；缺乏可追蹤性，無法確定惡意用戶的身份的問 題；非法用戶可以偽造私鑰和證書，制造簽名進(jìn)行欺騙的問題；注冊和非注冊用戶均可偽 造簽名等問題。
[0018] 為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0019] 一種基于模糊身份的一次性公鑰簽密構(gòu)造方法，該方法利用計算機(jī)系統(tǒng)完成基于 模糊身份的一次性公鑰匿名簽密的構(gòu)造，計算機(jī)系統(tǒng)包括用可相互通信的用戶A和用戶B， 該計算機(jī)系統(tǒng)還包括一個公鑰生成中心PKG和一個私鑰生成中心KGC ;該方法包括以下步 驟：
[0020] 步驟一，系統(tǒng)初始化
[0021] 步驟S10,設(shè)P為橢圓曲線上的一個點(diǎn)，Gi、G2為由P生成的兩個群，Gi、G 2的階 為素數(shù)q，Gi為循環(huán)加法群，G2為循環(huán)乘法群，在群Gp G2中的離散對數(shù)問題為難解問題； G2存在關(guān)系

【權(quán)利要求】
1. 一種基于模糊身份的一次性公鑰簽密構(gòu)造方法，該方法利用計算機(jī)系統(tǒng)完成基于模 糊身份的一次性公鑰匿名簽密的構(gòu)造，計算機(jī)系統(tǒng)包括用可相互通信的用戶A和用戶B，其 特征在于，該計算機(jī)系統(tǒng)還包括一個公鑰生成中心PKG和一個私鑰生成中心KGC ;該方法包 括以下步驟： 步驟一，系統(tǒng)初始化 步驟S10,設(shè)P為橢圓曲線上的一個點(diǎn)，&、G2為由P生成的兩個群，Gp G2的階為素 數(shù)q，h為循環(huán)加法群，G2為循環(huán)乘法群，在群卟G2中的離散對數(shù)問題為難解問題；Gp 匕存在關(guān)系：
為雙線性對映射；氏和!12為安全Hash函數(shù)，表示為：
步驟S11，PKG隨機(jī)選取u' e Z,和集合S' e Z,，生成拉格朗日系數(shù)Au,，s,:
步驟S12, PKG定義身份屬性集取值空間為M，將身份屬性集中的每個元素都映射到集 合
中的唯一整數(shù)值； 步驟S13, PKG隨機(jī)選取
計算參數(shù)：g = sP, = tf，T2 = t2P,. . .，T|tJ| = t|tJ|P，U為系統(tǒng)內(nèi)用戶數(shù)；計算系統(tǒng)主密鑰為：<s,心，t2,. . .，t|tJ|> ; 步驟S14, PKG向用戶A、用戶B以及私鑰生成中心KGC公開系統(tǒng)參數(shù)： P, q, G1； G2, g, Η1； H2, <T1； . . . Τ|υ|> ； 步驟S15, PKG定義容錯度D，D為整數(shù)； 步驟二，生成用戶密鑰 步驟S20,記用戶A的身份屬性集為ΨΑ，用戶A隨機(jī)選取
計算YA = PAP，將其 身份屬性及YA發(fā)送給PKG ; 步驟S21，PKG對用戶A的身份和YA進(jìn)行確認(rèn)后，PKG隨機(jī)選取心e Z〗，計算Xl = Xap，
，以及用戶Α的部分密鑰dA = xA+s · QA，并將<dA，ΧΑ>發(fā)送給用戶 A ； 步驟S22, PKG隨機(jī)選取一個D-1階的多項式f，該多項式的f (0) = s ; 步驟S23, KGC計算用戶A的私鑰
其中i e ψΑ， o e (1，IUI) ;KGC將私鑰發(fā)送給用戶Α，用戶Α計算yA = pA+dA，判斷Xi+gHi (g，ΧΑ) = dAP是 否成立來驗證PKG生成的部分密鑰dA，如果該式成立說明部分密鑰dA正確，將< Zi，yA>作為 用戶A的密鑰； 步驟三，生成用戶一次性公鑰 步驟S30,用戶A隨機(jī)選取
，計算則 用戶A的一次性公鑰為<WA，VA，KA> ;
步驟S31，用戶B隨機(jī)選玲
計算
則 用戶B的一次性公鑰為<WB，VB，KB> ; 步驟四，簽密 用戶A將消息m進(jìn)行簽密發(fā)送給用戶B，具體過程如下： 步驟S40,用戶A隨機(jī)選取〃 e Zg，計算R = rp ; 步驟S41，用戶A計算
，對于每一個i e ψΑ，計算Ei = r · Zi · P和h = H2 (e, qA, m);貝U <h, Ep為對消息m的簽名； 步驟S42,用戶A計算c = m · e,然后將簽密消息σ = <h, Ei, c>發(fā)送給用戶B ; 步驟五，解簽密 記用戶B的身份屬性集為Ψβ，F(xiàn)為Ψβ的子集且F的階為D ;用戶B收到簽密消息〇 后，從F中選取參數(shù)a，然后進(jìn)行解簽密，具體過程如下： 步驟S50,用戶B按照下式恢復(fù)消息m :
步驟S51，用戶B計算q' = 1 · yB · WA，然后驗證等式：
是否成立，若成立，說明簽名驗證成功，用戶B接收消息，否則拒絕接收消息。
【文檔編號】H04L9/32GK104158661SQ201410352811
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】張龍軍 申請人:中國人民武裝警察部隊工程大學(xué)