本發(fā)明涉及信息安全技術(shù)領(lǐng)域，具體為提出一種標(biāo)準(zhǔn)模型下格上基于身份的盲簽名方法。
背景技術(shù)：
盲簽名的概念首先由Chaum在1982年提出，盲簽名是一種具有特殊性質(zhì)的數(shù)字簽名。消息擁有者在不公布消息真實(shí)內(nèi)容的情況下，獲得消息簽名者對(duì)真實(shí)消息的合法簽名，由于盲簽名具有保護(hù)用戶隱私的性質(zhì)，使得盲簽名在電子現(xiàn)金，電子選舉，不經(jīng)意傳輸?shù)阮I(lǐng)域存在廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的公鑰密碼系統(tǒng)中，主要采用PKI(Public Key Infrastructure，公鑰基礎(chǔ)設(shè)施)來(lái)驗(yàn)證公鑰和用戶身份的相關(guān)性，這種方式的證書管理過(guò)程需要很高的計(jì)算開銷和存儲(chǔ)開銷。
1985年Shamir提出了基于身份密碼學(xué)概念，并提出了第一個(gè)基于身份的簽名方案(Identity-Based Signature Scheme，IBS)。在IBS方案中使用用戶的身份信息作為公鑰，私鑰則由可信的密鑰生成中心PKG(Private Key Generator)進(jìn)行計(jì)算得到，無(wú)需使用公鑰證書，不僅降低了密碼算法的計(jì)算開銷和實(shí)現(xiàn)成本，而且去除了PKI體制中的公鑰證書管理負(fù)擔(dān)。
結(jié)合盲簽名和基于身份密碼學(xué)，Zhang和Kim在2003年利用雙線性對(duì)提出了基于身份的盲簽名方案。目前，很多研究者仍在繼續(xù)對(duì)基于身份的盲簽名方案進(jìn)行研究，但是大多方案的安全性是基于數(shù)論難題的，然而在量子計(jì)算機(jī)得到應(yīng)用的前提下，基于數(shù)論假設(shè)的困難問(wèn)題都可以在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)得到解決。因此，設(shè)計(jì)能抵抗量子攻擊的簽名方案成為該領(lǐng)域需解決的問(wèn)題。
基于格的公鑰密碼體制是量子計(jì)算機(jī)不能攻破的少數(shù)經(jīng)典公鑰密碼體制之一，且基于格的公鑰密碼體制還有其他優(yōu)良特性，如平均情況與最差情況一樣安全以及簡(jiǎn)單高效等，因而近幾年引起了國(guó)內(nèi)外密碼學(xué)家的密切關(guān)注。1996年Ajtai開創(chuàng)性地證明了小整數(shù)解(SIS)問(wèn)題在平均情況下的困難性與一類格困難問(wèn)題在最差情況下的困難性等價(jià)。該工作為基于格的公鑰密碼體制奠定了發(fā)展的基礎(chǔ)。
2008年Gentry和Peikert等基于SIS問(wèn)題提出了一個(gè)帶原像采樣的單向陷門函數(shù)，并據(jù)此構(gòu)造了一個(gè)在隨機(jī)預(yù)言模型下可證明安全的基于身份的加密方案和一個(gè)在隨機(jī)預(yù)言模型下可證明安全的簽名方案。2010年Markus Ruckert利用原像采樣函數(shù)設(shè)計(jì)了第一個(gè)基于格的3輪盲簽名方案，但是該方案中存在簽名失敗的問(wèn)題。Agrawal和Boneh等人在2010年美密會(huì)上提出了一個(gè)新的短格基派生算法并且不增加格的維度，并用該算法構(gòu)造了第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型下分層的格上基于身份的加密方案。Wang等人在2012年提出了一個(gè)在隨機(jī)預(yù)言模型下格上基于身份的盲簽名方案，目前還沒(méi)有一個(gè)在標(biāo)準(zhǔn)模型下可證明安全的格上基于身份的盲簽名方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種標(biāo)準(zhǔn)模型下可證明安全的格上基于身份盲簽名方法，該方法建立的盲簽名方案直接使用用戶身份作為公鑰，具有標(biāo)準(zhǔn)模型下的可證明安全性，并可抵抗量子計(jì)算機(jī)的攻擊。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：方案主要包括：私鑰生成中心，消息擁有者，消息簽名者，消息驗(yàn)證者，具體實(shí)施步驟為：
參數(shù)生成算法Setup(1n)：私有密鑰生成器PKG(private key generator)以安全參數(shù)n為輸入，運(yùn)行陷門生成算法TrapGen(1n)，生成系統(tǒng)主密鑰MK，系統(tǒng)公共參數(shù)PP。公布公共參數(shù)PP，保存MK。
密鑰生成算法Extract(PP,id,MK)：系統(tǒng)根據(jù)收到的簽名者的身份信息id，通過(guò)自己的主密鑰MK和公共參數(shù)PP，用短格基派生算法BasisDel輸出簽名者的私鑰Sid。
簽名算法Sign(PP,SKid,μ)：消息盲化：消息擁有者C使用采樣算法SampleD盲化消息M，μ為盲化后的消息，把μ發(fā)給簽名者S。對(duì)盲化消息簽名：簽名者收到μ之后，用SKid并使用單向陷門求逆算法SamplePre對(duì)μ進(jìn)行簽名，輸出盲化消息的簽名e′并驗(yàn)證e′是否滿足要求，如果不滿足則重新選取，并在本地存儲(chǔ)(μ,e′)，然后將(μ,e′)發(fā)送給消息擁有者C。消息去盲：消息擁有者C收到簽名之后，做去盲操作得到M的簽名e。
驗(yàn)證算法Verify(PP,id,M,e)：輸入公共參數(shù)PP，和用戶身份id，任意驗(yàn)證者都可通過(guò)一定計(jì)算能夠驗(yàn)證(M,e)的正確性。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：
(1)安全性高
本發(fā)明是一種安全性很高的盲簽名方案。不僅安全性可規(guī)約到求小整數(shù)解(SIS)困難問(wèn)題，而且具有標(biāo)準(zhǔn)模型下的可證明安全性。
(2)執(zhí)行效率高
本方法主要直接使用用戶身份作為公鑰，去除了PKI體制中的公鑰證書的運(yùn)算與管理負(fù)擔(dān)，而且僅使用簡(jiǎn)單地線性運(yùn)算(模乘，模加)，與所有數(shù)論上的基于身份的盲簽名方案相比，計(jì)算效率顯然更高。本方法使用新的格基派生算法，保證維度不變所以效率有所提升。
附圖說(shuō)明
圖1是一種標(biāo)準(zhǔn)模型下格上基于身份盲簽名方法的流程圖
具體實(shí)施方式
令n為安全參數(shù)且n是大于零的整數(shù)，q為素?cái)?shù)且q≥2，m≥5n lg q，是一個(gè)抗碰撞的哈希函數(shù)。方案具體實(shí)施步驟如下：
參數(shù)生成算法Setup(1n)：私有密鑰生成器PKG(private key generator)以安全參數(shù)n為輸入，運(yùn)行陷門生成算法TrapGen(1n)，生成矩陣和對(duì)應(yīng)的短基為系統(tǒng)主密鑰，A0為系統(tǒng)公鑰。假設(shè)消息M是由任意d比特長(zhǎng)的比特串{0,1}d組成，那么隨機(jī)選擇d個(gè)不相關(guān)的向量公布系統(tǒng)的公共參數(shù)PP＝<A0,C1,C2,…Cd>，主密鑰MK＝S0。
密鑰生成算法Extract(PP,id,MK)：系統(tǒng)根據(jù)收到的簽名者的身份信息id，通過(guò)自己的主密鑰S0和公共參數(shù)PP，使用格基派生算法BasisDel(A0,H(id),S0,s)輸出簽名者的私鑰Sid，其中Sid為格Λ⊥(A0H(id)-1)的一個(gè)基，s為高斯采樣參數(shù)。
簽名算法Sign(PP,SKid,μ)：消息盲化，消息擁有者C隨機(jī)均勻選取t∈D＝{t∈R|||t||≥1/s}使用采樣算法SampleD(A0H(id)-1,s)輸出一個(gè)向量u，計(jì)算：μ為盲化后的消息，把μ發(fā)給簽名者S。簽名者S在接收到消息擁有者C發(fā)來(lái)的盲化消息μ之后使用單向陷門求逆算法SamplePre(A0H(id)-1,Sid,μ,s)對(duì)μ進(jìn)行簽名，輸出盲化消息的簽名簽名者S驗(yàn)證且e′≠0，如果不滿足則重新簽名，并在本地存儲(chǔ)(μ,e′)，然后將(μ,e′)發(fā)送給消息擁有者C。消息去盲，消息擁有者C收到簽名之后，做如下去盲操作：e＝t-1(e′-u)，e即為消息M的簽名。
驗(yàn)證算法Verify(PP,id,M,e)：任意驗(yàn)證者都能驗(yàn)證(M,e)的正確性，通過(guò)下面的計(jì)算：
(1)驗(yàn)證e≠0且如果滿足進(jìn)行(2)驗(yàn)證，不滿足則拒絕。
(2)驗(yàn)證如果滿足則介紹，不滿足則拒絕。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員都可以理解其原理，在不脫離本發(fā)明的原理的情況下可以對(duì)實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。