大屬性域的屬性基簽名方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及信息安全中密碼學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種大屬性域的屬性基簽名方 法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，信息安全問題也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。數(shù)字簽名作 為信息安全中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可W實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性保護(hù)、身份認(rèn)證和不可否認(rèn)性等網(wǎng)絡(luò)數(shù) 據(jù)傳輸中的重要需求，因此是信息安全的核屯、技術(shù)之一。數(shù)字簽名作為重要的數(shù)字證據(jù)，與 手書簽名一樣具有法律效力，因此已被廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)和電子政務(wù)中。目前，數(shù)字簽名 技術(shù)己開始應(yīng)用于商業(yè)、金融和辦公自動(dòng)化等系統(tǒng)中，同時(shí)作為一種密碼學(xué)的基礎(chǔ)構(gòu)件，數(shù) 字簽名也被廣泛用于設(shè)計(jì)電子支付、電子投標(biāo)、電子拍賣、電子投票、電子出版和知識(shí)版權(quán) 保護(hù)等應(yīng)用層協(xié)議，成為安全電子商務(wù)和安全電子政務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003] 數(shù)字簽名是一種公鑰密碼體制，在公鑰加密中，加密和解密分別使用不同的密鑰： 其中加密密鑰（即公鑰）是可W公開的，而解密密鑰（即私鑰）只有解密人自己知道。加 密密鑰的公開使用，使得密鑰的分配和管理比對(duì)稱密碼體制更簡(jiǎn)單。而簽名可W看做是與 加密相反的過(guò)程：簽名方用自己的私鑰對(duì)消息進(jìn)行簽名，驗(yàn)證方則用與之對(duì)應(yīng)的公鑰進(jìn)行 驗(yàn)證。
[0004] 在身份基密碼體制中，用戶的身份ID信息（如身份證號(hào)碼、電話號(hào)碼和郵件地址 等）直接作為用戶的公鑰，無(wú)須通過(guò)數(shù)字證書進(jìn)行綁定。屬性基密碼體制是在身份基密碼 體制的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的一種新型密碼體制，它擴(kuò)展了身份基密碼體制中身份的概念，把 身份擴(kuò)展成一系列屬性特征的集合，對(duì)身份進(jìn)行了細(xì)粒度的劃分。在屬性基密碼體制中，根 據(jù)訪問結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于私鑰還是密文可劃分為密鑰策略的屬性基加密（KP-AB巧和密文策略的 屬性基加密（CP-AB巧：在KP-ABE中，訪問結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于私鑰而屬性對(duì)應(yīng)于密文，只有密文中 的屬性集滿足私鑰中的訪問策略時(shí)，才能解密；在CP-ABE中，訪問結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于密文而屬性 對(duì)應(yīng)于私鑰，只有私鑰中的屬性集滿足密文中的訪問策略時(shí)，才能解密。
[0005] 在屬性基簽名（AB巧中，簽名方聲稱簽名對(duì)應(yīng)于某些特定的屬性或者滿足某種訪 問結(jié)構(gòu)，而驗(yàn)證方則可W驗(yàn)證簽名是否由擁有某些屬性或者滿足某種訪問結(jié)構(gòu)的人所生 成。屬性基簽名按照屬性域的不同，可分為小域（smalluniverse)的屬性基簽名和大域 (largeuniverse)的屬性基簽名：所謂小域，是指在系統(tǒng)初始化的時(shí)候?qū)傩钥臻g大小被限 制在安全參數(shù)的多項(xiàng)式級(jí)別，屬性在系統(tǒng)初始化階段就已經(jīng)被確定，并且公共參數(shù)的大小 會(huì)將隨著屬性數(shù)量的增加而線性增加；而在大域中，屬性域的大小可W達(dá)到指數(shù)級(jí)別，并且 無(wú)須在系統(tǒng)初始化階段確定屬性數(shù)量，同時(shí)還具有常數(shù)級(jí)別大小的公共參數(shù)。
[0006] 小域的屬性基簽名在實(shí)際應(yīng)用中有著不小的局限。由于屬性數(shù)量的界限需要在系 統(tǒng)初始化時(shí)確定，如果數(shù)量太少，那么系統(tǒng)將有可能損失很多功能而不得不重新建立整個(gè) 系統(tǒng)。例如在一家發(fā)展迅速的企業(yè)中，隨著企業(yè)的不斷擴(kuò)張，系統(tǒng)中將會(huì)有越來(lái)越多的屬 性，一旦屬性的數(shù)量超過(guò)了初始化時(shí)設(shè)定的界限，那么整個(gè)系統(tǒng)將不得不重新建立，運(yùn)將造 成巨大的資源損失。如果數(shù)量太多，那么線性增長(zhǎng)的公共參數(shù)則將會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)沉重的負(fù) 擔(dān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[000引為此，本發(fā)明的目的在于提出一種大屬性域的屬性基簽名方法。該方法可W滿足 網(wǎng)絡(luò)中信息的完整性保護(hù)、身份認(rèn)證和不可否認(rèn)性等安全需求。
[0009] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種大屬性域的屬性基簽名系統(tǒng)。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例公開了一種大屬性域的屬性基簽 名方法，包括W下步驟：私鑰生成中屯、根據(jù)輸入的系統(tǒng)安全參數(shù)得到公共參數(shù)和主密鑰； 所述私鑰生成中屯、根據(jù)所述主密鑰和用戶屬性集得到用戶私鑰，W及將所述用戶私鑰發(fā)送 給對(duì)應(yīng)的用戶，其中，所述用戶屬性集包括多個(gè)用戶屬性；簽名方根據(jù)所述用戶私鑰、所述 用戶滿足的訪問結(jié)構(gòu)、所述用戶屬性集和預(yù)定消息生成所述用戶的數(shù)字簽名；驗(yàn)證方根據(jù) 所述公共參數(shù)和所述用戶的數(shù)字簽名對(duì)所述用戶進(jìn)行驗(yàn)證。
[0011] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的大屬性域的屬性基簽名方法還可W具有如下附加 的技術(shù)特征：
[0012] 在一些示例中，所述私鑰生成中屯、根據(jù)輸入的系統(tǒng)安全參數(shù)得到公共參數(shù)和主 密鑰，具體包括：向所述私鑰生成中屯、輸入所述系統(tǒng)安全參數(shù)A，并根據(jù)預(yù)定算法得到群 抵0、厄1和雙線性映射運(yùn)算e:垣OX拾0一粒1，:其中，D=曲，粒0,招1，訝，屬性域山=馬，所述 群€〇、肛1的階數(shù)為素?cái)?shù)P;所述私鑰生成中屯、隨機(jī)選取0，w，/i，w，VGGoW及aE馬，W得 到所述公共參數(shù)PP=值，g，U，h，W，V，e(g，g) °)W及所述主密鑰msk=(曰）。
[0013] 在一些示例中，所述私鑰生成中屯、根據(jù)所述主密鑰和用戶屬性集得到用戶私鑰， 進(jìn)一步包括：獲取所述用戶屬性集，其中，所述用戶屬性集S= {y4i，A2:，…C2p，從所述 用戶屬性集中隨機(jī)選取4+1個(gè)指數(shù)^*^%玲:，巧，...，踩€馬，通過(guò)如下公式計(jì)算：
[0014] Ko=g。訊'，Ki=邑r，
[0015] 并對(duì)Vt居防]，通過(guò)如下公式計(jì)算：
[0016] Kry二滬T，較巧二鈴島W的
[0017] 得到所述用戶私鑰sk= (S，K〇,Ki,化T,2,Kt,3}TE[k])。
[0018] 在一些示例中，所述簽名方根據(jù)所述用戶私鑰、所述用戶滿足的訪問結(jié)構(gòu)、所述用 戶屬性集和預(yù)定消息生成所述用戶的數(shù)字簽名，進(jìn)一步包括：設(shè)I=a:P(i)GS}，隨機(jī) 選取zGZp，y二片，於.....腫）G邱，XI，其中，所述S為要共享的隨機(jī)秘密，計(jì)算|>1二（My)Ji^I，并隨機(jī)選取(?e 缸，然后通過(guò)如下公式計(jì)算：
[001 引C=me(邑，g)。％Co=邑SZ，
[0020] 對(duì)于ViG/，通過(guò)如下公式計(jì)算：
[00引]每,1 = 0?，叫Z，怎巧=(uW)h)-t【z，每,3 =白t【z，
[0022] 通過(guò)如下公式計(jì)算：
[0023] Dq二Kq/，Di二Ki/，
[0024] 設(shè)J=U:j為屬性P(i)在集合S中的索引（與i相關(guān)）}，則對(duì)于巧€/，計(jì)算：
[00 巧]D,'2=K，/z，D,'3=K，/z，
[0026] 得到所述數(shù)字簽名O= (m，S，（M，P)，C，C。，杞,1，。,2,CwhEI，D。，化，化,2,Dj, 3} j E J)。
[0027] 在一些示例中，所述驗(yàn)證方根據(jù)所述公共參數(shù)和所述用戶的數(shù)字簽名對(duì)所述用 戶進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步包括：如果所述用戶屬性集S是授權(quán)集合，所述驗(yàn)證方計(jì)算常數(shù)集 {叫E卻}向W使E1 E IW萬(wàn)二（1，0,. ..，0)，其中，所述M1為矩陣M的第i行，進(jìn)一步判斷 對(duì)干ViG/，等式e(g1，。,2) =e杞,3, 11。(噸）是否均成立；
[0028] 如果所述等式不成立，則驗(yàn)證失敗，如果所述等式成立，則進(jìn)一步通過(guò)如下公式計(jì) 算：
[0029]
[0030] 進(jìn)一步判斷等式m=C/B是否成立，如果不成立，則驗(yàn)證失敗，反之則驗(yàn)證成功。
[0031] 本發(fā)明第二方面的實(shí)施例公開了一種大屬性域的屬性基簽名系統(tǒng)，包括：初始化 模塊，所述初始化模塊用戶通過(guò)私鑰生成中屯、根據(jù)輸入的系統(tǒng)安全參數(shù)得到公共參數(shù)和主 密鑰；私鑰生成模塊，所述私鑰生成模塊用于通過(guò)所述私鑰生成中屯、根據(jù)所述主密鑰和用 戶屬性集得到用戶私鑰，W及將所述用戶私鑰發(fā)送給對(duì)應(yīng)的用戶，其中，所述用戶屬性集包 括多個(gè)用戶屬性；簽名模塊，所述簽名模塊用于通過(guò)簽名方根據(jù)所述用戶私鑰、所述用戶滿 足的訪問結(jié)構(gòu)、所述用戶屬性集和預(yù)定消息生成所述用戶的數(shù)字簽名；驗(yàn)證模塊，所述驗(yàn)證 模塊用于通過(guò)驗(yàn)證方根據(jù)所述公共