一種基于身份的可聚合簽密方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于身份的可聚合簽密方法，包括以下步驟：1.密鑰管理中心設(shè)定系統(tǒng)公共參數(shù)并產(chǎn)生用戶密鑰；2.每個發(fā)送方對各自的數(shù)據(jù)進(jìn)行簽密產(chǎn)生簽密文；3.聚合方對所有的簽密文進(jìn)行聚合產(chǎn)生聚合簽密文；4.接收方驗證聚合簽密文。該方法對各個發(fā)送方的簽密文中的三個參數(shù)都進(jìn)行了聚合，總體的簽密文數(shù)據(jù)量與單個簽密文的數(shù)據(jù)量完全相同；同時，接收方只需要一次驗證操作就能完成對所有簽密文的驗證，其計算量與驗證單個簽密文基本相當(dāng)。在安全性方面能夠同時實現(xiàn)機(jī)密性、完整性、認(rèn)證性?？朔藗鹘y(tǒng)方法中每個發(fā)送方分別發(fā)送簽密文、接收方逐一驗證的低效率問題，具有更高的傳輸效率和計算效率。
【專利說明】一種基于身份的可聚合簽密方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明屬于通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)保密和認(rèn)證領(lǐng)域，具體涉及一種基于身份的可聚合簽 密方法。 【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，多個用戶間的安全通信成為主 要的通信方式之一，特別是在無線網(wǎng)絡(luò)通信中，多用戶通信安全通信更是最主要的通信方 式，廣泛應(yīng)用在車載網(wǎng)絡(luò)通信、無線局域網(wǎng)通信、傳感器網(wǎng)絡(luò)等場合。在這些網(wǎng)絡(luò)的上行通 信中，多個發(fā)送方向同一個接收方分別發(fā)送不同的數(shù)據(jù)，接收方依次接收處理。這要占用大 量的帶寬，特別是接收方要占有用大量通信資源來接收每個發(fā)送方的數(shù)據(jù)?？梢詫⒍鄠€發(fā) 送方的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合，然后一次性發(fā)送給接收方。接收方一次性接收到這些數(shù)據(jù)，再分別進(jìn) 行處理，就能有效提1?效率。
[0003] 在安全性方面，安全通信的基本要求是要保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和可認(rèn)證性。 通常使用加密技術(shù)來保證機(jī)密性，使用散列函數(shù)或消息認(rèn)證碼技術(shù)來保證完整性，使用數(shù) 字簽名技術(shù)來保證認(rèn)證性。要同時滿足這些安全性要求時，目前通用的做法是將這些技術(shù) 結(jié)合起來，加密與認(rèn)證碼相結(jié)合，或者加密和簽名相結(jié)合。組合的方式需要分別進(jìn)行兩個操 作，效率不高。同時，如果隨意將兩個方案組合在一起時無法保證安全性。簽密是一種能在 一個方案中同時實現(xiàn)加密和數(shù)字簽名功能的新技術(shù)。最初的簽密方案主要用于點對點通 信。針對上述的多個發(fā)送方向一個接收方發(fā)送數(shù)據(jù)的場合，普通的簽密算法無法直接實現(xiàn) 數(shù)據(jù)的聚合。近幾年來，設(shè)計出了幾個具有簽密文聚合功能的簽密方案。但是，目前已有的 簽密文可聚合簽密方案，只能聚合簽密文的三個參數(shù)中的一個，即主要聚合了與簽名相關(guān) 的數(shù)據(jù)，而無法聚合與密文相關(guān)的數(shù)據(jù)，所以聚合后的總體簽密文數(shù)據(jù)量雖然得到了降低， 但仍然會隨發(fā)送方數(shù)量增加而快速增長，可擴(kuò)展性比較差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于身份的可聚合簽密方法， 該方法具有較高傳輸效率和驗證計算效率。
[0005] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[〇〇〇6] 包括以下步驟：
[0007] 步驟一：密鑰生成中心設(shè)定系統(tǒng)公共參數(shù)，并為各個用戶生成密鑰后進(jìn)行廣播；
[0008] 步驟二：每個發(fā)送方根據(jù)系統(tǒng)公共參數(shù)分別計算各自數(shù)據(jù)的簽密文，并將數(shù)據(jù)的 簽密文發(fā)送給將簽密文進(jìn)行聚合的聚合方，所述聚合方為任意一個發(fā)送方或所有發(fā)送方直 接聯(lián)通的網(wǎng)關(guān)節(jié)點；
[0009] 步驟三：聚合方將各個發(fā)送方的簽密文進(jìn)行聚合，得到聚合簽密文，并將聚合簽密 文發(fā)送給接收方；
[0010] 步驟四：接收方用其私鑰和所有發(fā)送方的公鑰，對聚合簽密文進(jìn)行解簽密操作，恢 復(fù)出所有的數(shù)據(jù)。
[〇〇11] (1)密鑰生成中心設(shè)定系統(tǒng)公共參數(shù)，并向所有用戶廣播。所設(shè)定的系統(tǒng)參數(shù)包 括：安全參數(shù)λ為整數(shù)；生成元為P的加法循環(huán)群Gi和一個乘法循環(huán)群G2，它們的階都為素 數(shù)q;三個散列函數(shù)
【權(quán)利要求】
1. 一種基于身份的可聚合簽密方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一：密鑰生成中心設(shè)定系統(tǒng)公共參數(shù)，并為各個用戶生成密鑰后進(jìn)行廣播； 步驟二：每個發(fā)送方根據(jù)系統(tǒng)公共參數(shù)分別計算各自數(shù)據(jù)的簽密文，并將數(shù)據(jù)的簽密 文發(fā)送給將簽密文進(jìn)行聚合的聚合方，所述聚合方為任意一個發(fā)送方或所有發(fā)送方直接聯(lián) 通的網(wǎng)關(guān)節(jié)點； 步驟三：聚合方將各個發(fā)送方的簽密文進(jìn)行聚合，得到聚合簽密文，并將聚合簽密文發(fā) 送給接收方； 步驟四：接收方用其私鑰和所有發(fā)送方的公鑰，對聚合簽密文進(jìn)行解簽密操作，恢復(fù)出 所有的數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于身份的可聚合簽密方法，其特征在于：所述步驟一具體 包括以下步驟： (1) 密鑰生成中心設(shè)定系統(tǒng)公共參數(shù)，并向所有用戶廣播，所設(shè)定的系統(tǒng)參數(shù)包括：安 全參數(shù)λ為整數(shù)；生成元為P的加法循環(huán)群Gi和一個乘法循環(huán)群G 2，它們的階都為素數(shù)q ; 三個散列函數(shù)
和
其中 消息長度1為整數(shù)，Z/是由所有大于等于1且小于q-Ι的整數(shù)組成的加法群；對參數(shù)選擇 的規(guī)格要求為：消息長度1與對加密算法的密文長度相同；群61中的元素規(guī)格|G」為安全 參數(shù)入； (2) 密鑰生成中心選擇兩個隨機(jī)整數(shù)Sl和s2作為主密鑰，計算Pp^ = SlP，PPub2 = s2P， 將PM1和卩^向所有用戶公開，其中，PPubl為系統(tǒng)的第一主公鑰，系統(tǒng)的第二主公鑰， 將系統(tǒng)王常鑰Si和s 2保?; (3) 密鑰生成中心為第i個發(fā)送方A，i e [1，…，n]，計算公鑰Qi = Hi (Ui)，私鑰φ = ；為接收者B，計算公鑰QB =氏(B)，私鑰dB = SlQB，將所生成的密鑰通過安全信道分別 發(fā)送給各個用戶。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于身份的可聚合簽密方法，其特征在于：所述步驟二具體 包括以下步驟： (1) 發(fā)送方Ui選擇隨機(jī)數(shù)A e Ζ^，計算Ri = rf，其中，i e [1，…，η] ,Ζ:是由所有大 于等于1且小于q_l的整數(shù)組成的加法群，Ρ是階為q的加法循環(huán)群h的生成元，氏為群 Gi中的元素； (2) 發(fā)送方A對數(shù)據(jù)叫生成簽密文，步驟如下： ① 計算Ki = H2 (e (di, QB))，其中e為雙線性對運(yùn)算； ② 計算
③ 計算比=H3 (Q，Α); ④ 計算 Vi = ; 發(fā)送方輸出s i = O^C^Vi)作為對數(shù)據(jù)叫的簽密文；其中，Ki為解密密鑰，hi為發(fā)送 方仏計算得到的散列值；i e [1，…，n]，\為加法循環(huán)群匕上的元素，（^是二進(jìn)制序列， H2()和比〇為兩個散列函數(shù)，Pg為系統(tǒng)的第二主公鑰。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于身份的可聚合簽密方法，其特征在于：所述步驟三具體 包括以下步驟： (1) 計算
(2) 計算
輸出SAgg= {1^，(：1，...，(；，￥^}作為聚合簽密文，其中，1^為群61中的元素，￥^為 群61中的元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于身份的可聚合簽密方法，其特征在于：所述步驟四具體包 括以下步驟： (1) 對i e [1，…，η],接收方B i十算h = H3 (Q，叫，驗證等式

是否成立，如果上述等式成立，進(jìn)行下一步計算；否則認(rèn) 為簽密文無效，并退出，其中PPubl為系統(tǒng)的第一主公鑰，Ppub2為系統(tǒng)的第二主公鑰； (2) 計算 & = H2 (e (Qp dB))，恢復(fù)出
【文檔編號】H04L9/32GK104113420SQ201410366417
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】韓益亮, 桂小林, 盧萬誼, 楊曉元, 張敏情, 李發(fā)根 申請人:中國人民武裝警察部隊工程大學(xué)