基于非纠缠量子秘密共享的盲签名方案
一种盲签名方案及其在电子投票协议中的应用
对 于 任 意 一 点 Ｐ∈Ｇ ， ｅＰＪ ≠１ ， （ ，） ； Ｐ
（） ３可计算性 对于所有 Ｐ Ｏ∈Ｇ ，总存在有效 的方法计算 ｅＰ Ｑ 。 ， １ （， ）
基金项 目：国家 自 然科 学基金资助项 目 “ 新签密算法 的设 计、分析 和应 用研究”（ ８ ３３ ） ６ ７ ２３ ０
１０ ４
计
算
机
工
程
２１ ０ ２年 ３月 ２ ０日
双线性对能通 过对 椭圆 曲线 或超椭 圆曲线 中的 Ｗｅ ｉ ｌ对 或 Ｔ ｔ 对 的变形得 到 Ｊ ａｅ 。基于椭 圆曲线的密码 方案的安全性
ｈ Ｈ （ Ｕ’ ，发送 ｈ给签 名者。 ＝ ， ） ＋ ３签名 者计 算 Ｖ＝（＋ｈＳ ） ｒ ）， 。，发送 给用户。 ４ 用户计算 Ｖ ＝０ ，输出 （ ， ， ，则 （ Ｖ） 消息 ） ｍ Ｕ’ ） Ｖ ， ’是
的签名 方案，构造 了一 个新 的基于 身份 的盲签名 方案，并基
于 此方案设计 了一种新 的电子投票协议 。
如盲签名 、环签名、代理签名等 。特别是 由文献［】 出的盲 １提 签 名 ，因为具有盲性 ，可 以有效地保护 所签署 消息或文件 的
具体内容 ，所以在 电子选举等许多需要 匿名性 的应 用场合 发 挥 了关键 作用 。１ ８ 年提 出第 １ 电子投票协议 ，随后越 ９１ 个 】 来越 多的 电子投票协议被提 出和应 用，但是 电子投票 的核 心
Ｓ ＯＮＧ ｅ ｇ ｙ ａ ， Ｃｈ ｎ － ｕ ｎ ＺＨＡＮＧ ｕ ｎ—ｏ ｇ ＣＡＯ ｈ ａ Ｃｈ ａ ｒ ｎ ， Ｓ ｕ ｉ
（ ｅｅ ｏ Ｔ ｌｃ ｍｍｕ ｉａ ｏ ｎ ｉｅ ｒ ｇＩ ｓ ｔｔ ， ｎｃ ｔ ｎＥ ｇｎ ｅｉ ｔ ｕｅ ｉ ｎ ｎｉ
《安全协议》期末考试复习题(带答案)4.doc
测试题四一、判断题（12分）1.通过执行协议必须完成某项任务或达成某项共识。
2.在对称密钥体制中，加密密钥和解密密钥是一样的或者彼此之间是容易相互确定的。
3.否认签名和普通数字签名最本质的不同在于：对于不可否认签名，在得不到签名者配合情况下其他人不能正确进行签名验证，从而可以防止非法复制和扩散签名者所签署的文件。
4.在公钥协议中，数字证书可离线担保实体确实是公钥的所有者。
5.Rabin体制和RSA体制基于大数问题。
6.阈下信道有密钥保护，安全性很高。
7.部分盲签名这里的部分就意味着代签名的消息是由签名申请方和签名方共同生成的。
8.在Rabin的一次签名方案中签名的验证只需要签名者。
9.无线网络的工作模式可分为基础结构模式和自组织网络模式。
10.部分盲签名这里的部分就意味着代签名的消息是由签名申请方和签名方共同生成的。
11.在Rabin的一次签名方案中签名的验证只需要签名者。
12.无线网络的工作模式可分为基础结构模式和自组织网络模式。
二、填空题（18分）1.秘密共享是一种将的密码技术。
2.根据RFID标签的能量来源，可以将其分为三大类：3.零知识证明具有正确性、、。
4.常用的保证新鲜值的机制有、、。
5.零知识证明的简单模型有、分割选择协议、一般的协议。
6.从证书包含的信息数量来看，数字证书的选择性泄露分为两种：单一数字证书内容泄露和。
7. _________________________________________ 在重放中，攻击者介入协议运行，通过 ______________________________________ 再重放的方式实现攻击。
8.理论上不可攻破的密码系统通常称作。
9.部分盲签名较好的克服了的一些固有的缺点。
10.若至多可以用来对一个消息进行签名，否则签名就可能被伪造，我们称这种签名为。
11.当用户接收到的信息都是二进制串时，用户无法判断二进制串是否经过加密等处理,就是利用这一点使得用户将一个消息错误的解释成其他的消息。
211171336_基于SM2_的云端双方协同签名方案设计与应用
第31卷第1期北京电子科技学院学报2023年3月Vol.31No.1Journal of Beijing Electronic Science and Technology Institute Mar.2023基于SM2的云端双方协同签名方案设计与应用∗许盛伟㊀邓㊀烨㊀田㊀宇北京电子科技学院,北京市㊀100070摘㊀要:针对当前国内对基于国密算法的协同签名方案的相关研究较少,方案的效率和安全性难以达到实际应用需求等问题,本文对基于SM2的协同签名方案进行优化设计和应用㊂通过提出私钥分片方案和移动智能终端私钥安全管理技术,保障了用户私钥安全㊂方案中私钥分别存储在移动智能终端和云端,移动智能终端使用私钥进行数字签名时,需要和云端联合签名服务器协同工作,保证在签名过程中的敏感数据安全性和签名结果的合法性㊂同时本方案结合SM2算法的特点优化实现了云端双方协同签名系统,采用自主设计的预计算技术提高了协同签名效率㊂通过实验验证和性能测试,本方案在安全性方面优于同类且在效率上不受损失,易于成果转化,可以广泛应用于移动办公㊁即时通信和网络音视频会议等应用中㊂关键词:私钥分片;协同签名;移动智能终端;国密算法中图分类号:TN915.08㊀㊀㊀文献标识码:A文章编号:1672-464X (2023)1-01-08∗㊀基金项目:国家重点研发计划(项目编号:2022YFB3104402);中央高校基本科研业务费专项资金资助(项目编号:328202221)∗∗㊀作者简介:许盛伟(1976-),男,教授,博士生导师,研究方向为大数据安全㊁人工智能与密码应用㊂邓㊀烨(1999-),男,硕士研究生,主要研究方向为密码应用(E-mail:dyaipai@)㊂田㊀宇(1998-),男,硕士研究生,主要研究方向为零信任安全㊂引㊀言㊀㊀当前国外的密码研究水平处于前沿位置,并且有较为完善的密码产品和体系,国内的大型企业㊁银行等资本雄厚的机构也青睐于使用外国的密码产品,但在美国的 棱镜门 事件发生后,我们不得不考虑其存在的后门问题,这使得我国网络安全甚至国家安全都受到了严重的威胁㊂上述这些数据和事件不断提醒我们推动国产化信息安全产品的研发和使用,把相关技术掌握在自己手中,努力建立健全密码产品体系及管理体制,亟需推进信息产品㊁密码产品的国产化替代㊂目前国内在对于保障信息安全的手段中起到重要作用的协同签名方案的研究多是基于国外算法如AES 等,基于国密算法的协同签名方案仅有几篇专利和少数论文,在安全性和效率方面都无法适应用户的需求㊂例如‘基于国密算法分片密钥技术的政务移动安全接入研究“[4]一文提出的基于SM9密钥分片的政务方案,虽然有着密钥分片的思想,但是缺乏对私钥安全性保护的方案,不符合密码安全要求,而本方案则提出了终端安全管理技术,通过PIN 码的设计保证了密钥管理的安全性,通过测试验证了本系统的设计思路是可行的㊂另如在‘基于组合密钥的智能电网多源数据安全保护“[5]中,提出了根据不同条件获得分片方案,把一个密钥分成若干个互不相同的子密钥片,然后把这些密钥分片组合生成新的密钥,分配到系统中的不同终端北京电子科技学院学报2023年上,这种方案过程繁琐,效率不高,在实际应用中难以适配,本系统与其相比在安全性得到保证的前提下运行效率有所提高㊂因此,本文基于这些问题与应用需求,在国家政务信息系统和关键基础设施国产化密码应用要求的指导下,对基于国密算法的协同签名方案进行设计和优化,该方案满足了移动智能终端对于协同签名以及一些通用密码服务等方面的安全需求,同时提升了协同签名过程的效率㊂本文提出的基于SM2算法的协同签名方案,主要贡献有三个方面:应用分片密钥技术,根据相关密码模块技术要求,提出了基于门限思想的密钥分片技术,实现移动智能终端和云端的密钥分片存储,使移动智能终端和云端不再存储完整的用户私钥,提高了抵抗同时攻击的能力,解决密钥管理的安全和密码运算的安全问题㊂同时基于密钥分片存储,提出移动智能终端私钥安全管理技术㊂该技术使用PIN码来设计实现,移动智能终端在执行数字签名㊁数据加密等操作时需要与云端联合运算,通过在移动智能终端设置PIN码并在云端验证,能够有效抵抗针对移动智能终端PIN码的离线暴力攻击,提升了安全强度㊂提出基于SM2国密算法的快速协同签名技术,针对国密算法的特点,设计了预计算的处理环节㊂简化了协同签名流程,提高了协同签名效率,且网络资源㊁硬件资源消耗较低,并具备很好的安全性㊂相较于之前的类似方案,本方案在安全性和效率方面皆得到了提高,具有很好的应用前景㊂基于SM2算法的协同签名方案的设计依托于拥有我国自主知识产权的SM2椭圆曲线公钥密码算法,可解决签名安全㊁终端存储密钥安全㊁个人隐私安全㊁数据安全㊁移动办公等安全问题,下一步将对本文成果进行系统集成,为日后的实际应用做好准备,为我国关键信息基础设施的国产化替代作出卓越贡献㊂1㊀相关知识1.1㊀门限法Shamir教授在1979年曾提出基于门限秘密共享的分布式签名[6],门限秘密共享指的是n 个实体分别持有私钥的一部分,当且仅当凑齐超过阈值数量的被分割密钥才可以恢复成完整密钥,从而完成签名或解密的工作㊂这种方法虽然实现了分布式签名,然而一旦私钥被恢复,持有完整私钥的一方就可以在其他实体不知晓的情况下任意使用私钥,造成极大的安全隐患㊂1.2㊀SM2签名算法2010年底,国家密码管理局公布了我国自主研制的 椭圆曲线公钥密码算法 (SM2算法)[7]㊂SM2椭圆曲线公钥密码算法是我国自主设计的公钥密码算法,包括SM2-1椭圆曲线数字签名算法,SM2-2椭圆曲线密钥交换协议, SM2-3椭圆曲线公钥加密算法,分别用于实现数字签名密钥协商和数据加密等功能㊂SM2签名算法包含了以下四个步骤㊂(1)初始化(Setup):给定安全参数λ,生成椭圆曲线参数params=(p,a,b,P,q)并输出㊂(2)密钥生成(Key):给定参数后,选择随机数xɪZ∗q作为私钥,计算Q=x㊃P作为公钥,输出(Q,x)作为公私钥对㊂(3)签名算法(Sign):给定参数params,私钥x以及消息m,签名者将执行以下步骤:①计算Z=H v(ENTL||IDA||a||b||pk),其中IDA是用户的可辩别标识,ENTL是IDA的长度,计算M=Z||M;②计算e=H v(M);③选择随机数kɪZ∗q,计算椭圆曲线点R =k㊃P=(x1,y1);㊃2㊃第31卷基于SM2的云端双方协同签名方案设计与应用㊀④计算r=x1+e mod q,s=(1+x)-1(k-r㊃x)mod q;⑤输出签名δ=(r,s)㊂(4)验证算法(Ver):给定参数params公钥Q=x㊃P,消息mᶄ以及它的签名δᶄ=(rᶄ,sᶄ),验证算法运行如下:①检验rᶄ,sᶄɪZ∗q是否成立;②设Mᶄ=Z||Mᶄ,计算eᶄ=H v(Mᶄ);③计算t=rᶄ+sᶄ,若t=0则验证不通过;否则计算椭圆曲线点Rᶄ=sᶄˑP+t㊃Q=(x1ᶄ, y1ᶄ),验证rᶄ=eᶄ+x1ᶄmod q是否成立,验证通过则输出1,否则输出0㊂2㊀方案设计及实现方法㊀㊀针对移动智能终端中对于身份认证㊁数字签名等密码应用的需求,本文设计并优化了基于SM2算法的协同签名方案,实现了在移动智能终端可以进行密钥分片的生成和安全存储㊂在本方案中主要是基于SM2算法,采用了密钥分片存储㊁协同签名技术以及终端私钥安全管理技术,同时针对SM2算法的特点对协同签名流程进行优化,实现了签名过程中的敏感数据安全性和签名结果的合法性,同时在签名速度方面得到提高㊂2.1㊀方案设计如图1所示,本方案设计了一个由云端㊁移动智能终端组成的基于SM2的云端双方协同签名方案㊂通过创新性的快速协同签名技术㊁密钥分片技术㊁终端私钥安全管理技术,使得本方案相较于同类方案,在安全性得到大大提升的同时保证了运行效率不受太多损耗㊂方案中的云端负责响应移动智能终端的密钥分片㊁协同签名请求,提供云端公㊁私钥分片生成功能;在密钥分片过程中向移动智能终端发送云端产生的云端公钥分片,同时接收移动智能终端发送的终端公钥分片,与移动智能终端交互完成密钥的分片;在协同签名过程中发送和接收移图1㊀本方案的设计架构图动智能终端发送的协同签名的各种中间值,与移动智能终端交互完成协同签名,接收到用户的ID㊁PIN码及公钥分片后,将向服务器密码设备发出储存申请将用户的ID㊁PIN码及公钥分片储存至服务器密码设备中,在云端需要用户口令㊁密钥数据时临时向服务器密码设备进行申请㊂移动智能终端部分通过app上集成的密码模块即移动智能终端密码模块提供分片密钥生成㊁更新和存储功能㊂其中封装了多种安全接口,支持多种开发语言,提供分片密钥存储和管理功能等㊂它由多个模块组成,包括SM2协同签名模块㊁验签模块㊁SM3杂凑模块㊁SM4加解密模块㊁密钥管理模块和通信模块,上层封装成SM2协同签名㊁验签接口,作为对外部提供的接口㊂其中密钥管理模块又包含密钥的生成㊁更新和存储㊂移动智能终端基于java实现,在安卓系统上运行㊂通过调用GmSSL库函数来完成一系列功能,其中GmSSL是个开源的密码工具箱,支持SM2/SM3/SM4/SM9/ZUC等国密算法㊂云端密码模块则与密钥管理模块相互配合达成包括密钥生成㊁更新和存储等功能(通过调用云端密码设备)㊂密码机设备用于储存用户的PIN码,以及私钥分片㊂设备使用中安网脉基于云端密码设备的软硬件设备㊂㊃3㊃北京电子科技学院学报2023年本系统进行协同签名主要分为两个步骤,即密钥分片和协同签名㊂(1)密钥分片进行密钥分片时,主要调用密钥生成模块生成部分私钥,使用密钥存储模块进行公私钥的存储,在云端会将公私钥存储在云端密码设备中,此外,本系统还利用PIN码对移动智能终端私钥分片进行保护㊂(2)协同签名进行协同签名时,主要调用SM2协同签名模块;移动智能终端和云端的通信模块负责协同签名过程中的参数传递㊂(3)安全的传输协议移动智能终端与云端通信使用HTTPS安全传输协议,以保证用户PIN码㊁签名计算中间值不会泄露,以及预防可能遭到的重放攻击㊂2.2㊀实现方法(1)密钥分片技术密钥分片技术即将私钥分割为两个部分:第一分片子密钥和第二分片子密钥㊂第一分片子密钥存放到移动智能终端,第二分片子密钥则由云端服务器派生生成,两个分片子密钥完成协同签名㊂最后,完成的协同签名在移动智能终端生成,完整签名可以实现数据的不可否认和操作的不可抵赖㊂密钥分片具体流程如图2所示㊂定义p为大素数,Fp为有限域㊂选择a,bɪFp作为椭圆曲线E的参数,定义P为椭圆曲线E上的一点,并且将其作为群G的生成元㊂群G 的阶为q,M为待签名的消息,ENTL为IDT的长度,IDT为签名用户的名字㊂其余未注明变量均为计算的中间变量,pk为联合公钥,pk A为移动智能终端公钥分片,pk B为云端公钥分片,d A为移动智能终端私钥分片㊁d B为云端私钥分片㊂①移动智能终端随机秘密选择私钥分片d A ɪZ q,并计算公钥分片pk A=d AˑP,后将pk A传给云端㊂②云端随机秘密选择私钥分片d BɪZ q,计图2㊀密钥分片流程图算出公钥分片pk B=d BˑP与完整公钥pk= d A d B P-P,即pk=d B pk A-P,并将(pk,d B,pk A)储存至UsbKey中,将pk B传输给移动智能终端㊂③移动智能终端接受到云端的公钥分片后即可计算出公钥pk,pk=d A d B P-P,即pk=d A pk B-P,存储(pk,d A,pk B)㊂④移动智能终端设置PIN码,该PIN码和用户ID及其私钥绑定,并存储在Usbkey中㊂(2)快速协同签名技术移动智能终端密码模块使用第一分片子密钥对消息进行签名后,将部分签名结果s传递给云端服务器,云端服务器使用第二分片子密钥对签名结果变换后生成t并传回给移动智能终端㊂整个协同签名只使用两个报文(1个来回)就完成整个过程,简化了协同签名流程,提高了协同签名效率,网络资源㊁硬件资源消耗较低,也具备很好的安全性㊂协同签名流程如图3所示㊂①移动智能终端输入PIN码,加载密钥分片㊂②移动智能终端和云端进行相互验证,云端通过身份验证后即可向UsbKey申请与用户对应的密钥分片㊂移动智能终端秘密选择k AɪZ∗q,㊃4㊃第31卷基于SM2的云端双方协同签名方案设计与应用㊀图3㊀协同签名流程图并计算R A=k AˑP,RᶄA=k Aˑpk B,并将R A与RᶄA的值传给云端;在云端验证是否满足R A=d BˑRᶄA,若满足,则计算R B=k Bˑpk A,RᶄB=k BˑP,并将R B,RᶄB发送给移动智能终端㊂移动智能终端收到消息后,验证是否满足R B=d AˑRᶄB,若满足,则开始进行签名㊂③移动智能终端使用分片私钥生成部分签名sᶄ计算Rᶄ=R A+R B=(x A,y A),Z A=SM3 (ENTL ID T a b P pk),r=SM3(Z A M) +x A mod q,计算sᶄ=(k A+r)d A-1mod q然后将sᶄ的值发送给云端并请求云端进行协同签名㊂④云端计算t=(sᶄ+k B)d B-1mod q,生成部分签名,然后将t的值发送给移动智能终端㊂⑤移动智能终端计算s=t-r,并输出协同签名(r,s)㊂3㊀性能测试与分析㊀㊀云端测试环境:硬件环境:CPU:Intel Xeon(R)Bronze3106CPU@1.70GHzˑ16RAM:16.0GB软件环境:系统:Ubuntu20.04.3LTS64位测试平台:Qt Creator4.8.0Based on Qt 5.12.0(GCC5.3.1)移动智能终端测试环境:硬件环境:CPU:海思麒麟970处理器RAM:6.0GB软件环境:系统:Android10测试平台:Android studio11测试范围:对该协同签名方案的实际性能进行测试㊂3.1㊀性能测试性能数据如下图所示,程序运行资源消耗较低,资源占比仅维持在百分之十左右㊂图4㊀移动智能终端CPU测试图图5㊀移动智能终端内存测试图表1㊀性能测试数据序号测试项测试项描述值1协同签名速度平均每秒签名速度40次/秒2密钥生成速度平均每秒密钥生成90次/秒3.2㊀性能分析(1)密钥分片密钥分片技术将私钥分成两个部分,分别存㊃5㊃北京电子科技学院学报2023年放在移动智能终端与云端(移动智能终端私钥自己存储,云端私钥放在云端密码设备)㊂经过理论分析,SM2协议与ECMQV协议二者都基于椭圆曲线的计算,两者每次运算大约都需要1.5次标量乘,而经过实际运算,本系统实际测的公私钥生成并分片的效率与理论分析相差不大,大约在100次每秒,总体在可接受范围内㊂(2)协同签名从签名流程图来看,在传统的签名(r,s)中,r生成后s根据r的值随后生成,平均签名速度大约在40次每秒㊂但在本系统中r生成后,会由云端生成中间值t,随后在移动智能终端由r和t的值计算出s,虽然步骤变多,但是极大的提升了整个过程的安全性,并且由于创新性的加入了预计算处理过程,在代码中预先用SM3得到摘要缩短了所需时间㊂相较于市面上其他的联合签名系统,本系统优势明显㊂如罗永安,司亚利,刘文远[11]设计的联合签名需要双方公私钥,更多的初始数据带来了更多的计算过程,因此本方案在性能实现上更加优秀㊂4㊀安全性分析㊀㊀(1)有效防范中间人攻击防范中间人攻击的原则是必须对认证过程的传输者或是认证过程的本身真实性进行认证㊂为确保连接云端的移动智能终端安全,必须对每一用户或与之相连的终端设备进行有效的标识与鉴别,只有通过鉴别的用户才能被赋予相应的权限,进入APP并在规定的权限内操作㊂用户使用终端APP时,需要输入设定的密码才能使用,以保证对使用终端的用户的身份鉴别㊂同时,为防止非法用户能够通过反复输入密码,达到猜测用户密码的目的,本系统限制用户登录过程中连续输入错误密码的次数㊂当用户多次输入错误密码后,移动智能终端会自动锁定该用户或一段时间内禁止该用户登录,从而增加猜测密㊀㊀㊀码难度的目的㊂同时,本系统在移动智能终端APP中加入对设备MAC地址的识别,以保证对移动智能终端设备本身的身份鉴别;此外在用户还需要通过移动智能终端自带的身份识别(例如指纹识别㊁人脸识别等),再次保证使用移动智能终端的用户的身份的合法性㊂(2)有效防止抵赖问题完整的签名由移动智能终端和云端联合生成㊂可以实现数据的不可否认和操作的不可抵赖㊂随时间变化的椭圆曲线初始化参数可以防止重放攻击所导致的抗抵赖问题㊂(3)有效抵抗暴力破解移动智能终端密钥分片使用PIN码保护,但攻击人无法离线通过暴力尝试不同PIN码来恢复私钥分片㊂移动智能终端的保护方案并不报告加载私钥时使用的PIN码是否正确,加载的私钥是否恢复成功,必须请求云端服务器提供信息,方可知道尝试PIN码的正确性㊂云端服务器可以有效确认移动智能终端的签名的合法性,进而确认移动智能终端是否正确地恢复了私钥分片,可以有效锁定在线暴力破解PIN码的行为㊂5㊀结束语㊀㊀本文设计并实现了一个基于SM2算法的协同签名方案㊂该方案创新性地使用密钥分片技术㊁协同签名技术和移动智能终端私钥安全管理技术,可以为移动智能终端应用提供易用㊁安全的增强认证和数据安全保护,实现移动智能终端私钥的安全存储㊂此外,本方案对协议进行创新,通过针对SM2国密算法的特点对签名流程进行重新设计与算法优化,实现快速协同签名技术,通过功能测试和性能测试,与其他同类方案相比,本方案在提高了安全性的同时不损失其性能,且易于成果转化,对推动我国关键信息基础设施国密算法应用起到重要作用㊂㊃6㊃第31卷基于SM2的云端双方协同签名方案设计与应用㊀参考文献[1]㊀The43rd CNNIC China Internet Report.ChinaBroadcasts,2019,04:48(in Chinese). [2]㊀李兆斌,刘丹丹,黄鑫,等.基于国密算法的安全接入设备设计与实现[J].信息网络安全,2016.[3]㊀国家密码管理局.GM/T0009-2012.北京:中国标准出版社,2012:13-14.[4]㊀焦迪.基于国密算法分片密钥技术的政务移动安全接入研究[J].网络安全技术与应用,2020(9):28-30.[5]㊀高建,陈文彬,庞建民,等.基于组合密钥的智能电网多源数据安全保护[J].电信科学,2020,36(1):134-138.[6]㊀Shamir A.How to share a secret[J].Communi-cations of the ACM,1979,22(11):612-613.[7]㊀Chen Li-Quan,Zhu Zheng,Wang Mu-Yang,etal.A Threshold Group Signature Scheme forMobile Internet Application,Chinese Journalof Computers,2018,425(5):86-101(in Chi-nese).[8]㊀国家密码管理局.GM/T0028-2014.北京:中国标准出版社,2014:11-12.[9]㊀Chinese Encryption Administration.GM/T0003-2012SM2Elliptic Curve Public-KeyCryptography Algorithm.Beijing,China,2010.[10]㊀汪朝晖,张振峰.SM2椭圆曲线公钥密码算法综述[J].信息安全研究,2016,2(11):972-982.[11]㊀罗永安,司亚利,刘文远.基于椭圆曲线的联合签名及其在电子现金中的应用[J].华中师范大学学报(自然科学版),2008(3):350-354.[12]㊀苏吟雪,田海博.基于SM2的双方共同签名协议及其应用[J].计算机学报,2020,43(4):701-710.[13]㊀刘培鹤,闫翔宇,何文才,等.基于Android的密钥分存方案[J].计算机应用与软件,2018,35(2):320-324+333.[14]㊀王小云,于红波.SM3密码杂凑算法[J].信息安全研究,2016,2(11):983-994. 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基于量子密码的签名方案
基于量子密码的签名方案量子密码的基础知识量子密码利用了量子力学中的一些特性，如量子比特、态、测量和纠缠等，来进行信息加密和签名。
量子比特是量子密码中的基本单元，它同时具备了0和1两种状态，且这两种状态无法同时存在。
量子态则指的是量子比特的态叠加，即一个量子比特可以处在0和1两种状态的叠加态。
测量则是获取量子比特状态的过程，一旦对量子比特进行测量，它的状态就会坍缩为0或1的其中一个状态。
而纠缠是量子力学中的一种特殊状态，它使得多个量子比特之间产生一种关联，即改变其中一个量子比特的状态，其他量子比特的状态也会随之改变。
在签名方案中，量子密码的这些特性可以用来确保签名的真实性和不可伪造性。
例如，利用量子纠缠，可以在签署文件时生成一个与文件内容密切相关的签名，从而防止文件内容在签署后被篡改。
基于量子密码的签名方案设计基于量子密码的签名方案主要包括三个步骤：签名前的信息处理、签名过程和签名的验证。
签名前的信息处理在签名前，需要对文件内容进行一些预处理，以确保文件内容的完整性和机密性。
具体来说，文件内容需要被分割成若干个小的数据块，并对每个数据块进行加密，以生成密文。
同时，利用公钥密码算法，将公钥和私钥分别分发给签名人和验证人。
签名过程在签名过程中，签名人在接收到文件密文后，利用自己的私钥对其进行解密，得到原始文件内容。
然后，利用量子纠缠的特性，签名人与文件内容生成一个与原始文件内容密切相关的签名。
该签名只有通过验证才能确认其有效性。
签名的验证签名的验证过程是确定签名有效性的关键步骤。
验证人利用公钥对签名进行解密，并对比解密后得到的结果与原始文件内容是否一致。
如果一致，说明签名是有效的；否则，签名是无效的。
方案的分析与讨论基于量子密码的签名方案具有很高的安全性。
由于量子密码的特殊性质，即使攻击者尝试在传输过程中截获并复制签名或文件内容，也无法获得真正的签名和文件内容，因为任何测量都会引起状态的坍缩。
利用量子纠缠的特性，签名与文件内容紧密相关，任何对文件的篡改都会导致签名的失效。
量子秘密共享方案的研究的开题报告
量子秘密共享方案的研究的开题报告标题：量子秘密共享方案的研究摘要：量子密码学作为一种新兴的密码技术，主要应用于安全通信和秘密共享等方面。
其中，量子秘密共享方案是目前研究的热点之一。
本文将围绕量子秘密共享方案的基本原理和发展现状进行研究和探讨，并针对目前存在的问题，提出相应的解决方案。
关键词：量子密码学、秘密共享、量子态、量子测量、量子纠缠一、研究背景随着信息技术的不断发展，网络信息传输越来越发达，而其中存在的信息泄露和篡改等问题也日趋严重。
如何保障通信数据的安全性和私密性，成为当前信息安全领域的一个重要研究方向。
传统的密码技术保障信息安全的方式主要是基于复杂数学算法和计算机技术，而量子密码学则是一种全新的、基于量子力学原理的密码技术。
相较于传统的密码技术，量子密码学不仅能保证信息的机密性和完整性，而且能检测和解决被窃听的问题，因此更为安全可靠。
量子密码学中的秘密共享方案是其中的重要组成部分，主要用于实现数据的安全共享。
该方案基于量子态的特殊性质和量子测量的不可干扰性，将秘密信息分散到多个节点上，并仅在各节点合作下才能重新还原出秘密信息，从而实现了秘密信息的共享和保护。
二、研究目的和意义基于量子力学原理的量子密码学在信息安全方面具有极高的应用价值。
量子秘密共享方案即是其中的重要组成部分，它除了应用于通信技术领域的信息保护，还可以被扩展到社会保障、银行系统等多个领域。
本文旨在探讨量子秘密共享方案的基本原理和算法，并分析目前存在的问题和不足。
同时，研究和提出一些解决方案，以进一步加强量子秘密共享方案的安全性和可靠性，为保障信息安全提供更加有效的手段。
三、研究内容和方法本文将主要研究量子秘密共享方案的基本原理、算法和发展趋势。
具体来说，研究内容包括以下几个方面：1.量子测量和量子态的基本原理；2.量子秘密共享基本模型及其数学模型；3.常见的量子秘密共享方案的优缺点分析；4.针对现有方案的一些改进和优化建议；5.未来的发展趋势和应用前景。
一个高效的无证书盲签名方案
解决基于身份的公 钥密码体制存在 的密钥托管 问题 。 分析结果表明 ， 该方案在 随机预言机模型、ｑ 强Ｄ ｉ ｆ ｉ ｆ ｅ — Ｈ ｅ ｌ ｌ ｍ ａ ｎ 困难假
设和逆计算 Ｄｉ ｆ ｉ ｆ ｅ － Ｈｅ ｌ ｌ ｍａ ｎ困难假设下满足盲性、不可追踪性和不可伪造性 ， 且签名的产生和验证 过程仅 需一个对运算 ，具 有较高 的效率 。
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量子签名协议的设计与分析
量子签名协议的设计与分析随着信息技术的快速发展，网络安全问题越来越受到人们的。
签名协议作为一种重要的安全协议，在确认通信双方的身份和确保信息完整性方面起着至关重要的作用。
近年来，随着量子计算和量子通信技术的发展，量子签名协议也开始崭露头角。
本文将介绍量子签名协议的重要性和应用场景，以及如何设计量子签名协议，并对其安全性和可行性进行分析。
量子计算是一种基于量子力学原理的计算方式，它有着比传统计算更高的计算效率和更强的计算能力。
而量子通信是利用量子力学原理进行信息传递和处理的技术，它可以实现信息的安全传输和完全加密。
量子签名协议主要包括定长签名和零长签名两种类型。
定长签名是指在签名过程中使用固定长度的密钥，而零长签名则是使用长度为零的密钥进行签名。
在定长签名协议中，发送方需要提前生成一个固定长度的密钥，并将密钥发送给接收方。
接收方在接收到密钥后，利用密钥对信息进行加密，并用自己的私钥解密，从而验证信息的完整性和发送方的身份。
这种签名协议的优点是简单易行，但缺点是密钥长度固定，如果密钥长度太短，则容易被破解。
在零长签名协议中，发送方不需要提前生成密钥，而是在签名时利用接收方提供的公钥对信息进行加密，并用自己的私钥解密。
这种签名协议的优点是可以随时进行签名，但缺点是如果私钥泄露，则任何人都可以进行伪造。
量子签名协议的安全性主要包括以下几个方面：（1）不可伪造性：由于量子密钥的不可复制性，只有拥有私钥的人才可以生成签名，其他人无法伪造。
（2）不可抵赖性：签名的结果与发送方的私钥息息相关，发送方无法抵赖自己的签名。
（3）抗量子攻击：量子签名协议利用量子力学原理进行加密和解密，可以抵抗经典密码学中的一些攻击方式。
量子签名协议相比传统签名协议具有更高的安全性和更强的抗攻击能力，但也存在一些挑战和限制。
（1）量子密钥的分发受到限制，无法像传统加密协议一样通过公共信道分发密钥。
（2）量子密钥的存储和使用需要高度稳定的量子存储器和量子处理器，这使得实际应用中存在一定的难度。
基于身份的门限代理盲签名方案
Ｖ ３６ ｏＬ
・
计
算
机
工
程
２１ ０ ０年 １ Ｏ月
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Ｎ ｏ２ｏ ．
Ｃｏ ｐｕｔ ｒＥｎｇ ｎｅ ｒ ｎｇ ｍ ｅ ｉ ｅｉ
安全 技术 ・
文章 编号：１ Ｉ＿４８ ００ ｏ ０５＿ Ｊ ０ 卜 ３ （ １ ２— １７一２ 文献 ｏ ２２ ） 标识码：Ａ
中图 分类号： Ｐ０ Ｔ ３９
基于身份 的 门限代 理盲 签名 方案
庄晨婕
（ 州 师 范 大 学 理 学 院 ，杭 州 ３ ０ ３ ） 杭 ０ ６ １
摘
要：目前基于身份、门限代理签名和盲签名有机结合 的研 究不 多，基于此 ，利用椭 圆 曲线上 的双线性映射理论和秘密共享 门限签名技
术 ，提 出一种基于身份 的门限代理盲签名 方案 。该方案解决 了代理签名权力过于集 中的问题 ，同时通过盲签 名实现 了签名的匿名性。理 论
分析 表明，该方案易于 实现 且安全性 高 ，适合 在实际中应用 。
关健诃 ：基于 身份 ；门限签 名；代理签名 ；盲签 名
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２ ０ １ ３年 ８月
计 算机 应 用与软件
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Ｖ０ １ ． ３ ０ Ｎｏ． ８ Ａｕｇ ．２ ０１ ３
ห้องสมุดไป่ตู้
基 于 非 纠缠 量 子 秘 密 共 享 的 盲 签 名 方 案
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化后 的消 息进行签 名。方案使 用非纠缠量子实现秘 密共享 ， 验证方 只有在 其他 两方的合作 下， 才能根据 其子秘 密实现 对签名 的验
证。研 究表 明方案 满足 不可伪造性 、 不 可否认 性 ， 在节省资源和提高效率 等方 面也有 显著提 高。
关键 词
中图分类号
盲签名 非纠缠量子 量子秘密共享 身份认证 量子 密码 无条件 安全
ＱＵＡ ＮＴ Ｕ Ｍ Ｓ Ｅ Ｃ Ｒ ＥＴ Ｓ ＨＡＲ Ｉ Ｎ Ｇ
Ｑ ｉ ａ ｎ Ｘ ｉ ａ ｏ ｊ ｉ ｅ Ｗａ ｎ ｇ Ｈ ａ ｉ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＩ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ０ １ ，ｔ ｔ ｅ ｎ ａ ｎ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｔ Ｐ ３ ０ ９ ． ７ 文献标识码 Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ３ ８ ６ ｘ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ８ ． ０ ８ ２
Ａ ＢＬＩ ＮＤ Ｓ Ｉ ＧＮＡＴＵＲＥ Ｓ ＣＨＥＭ Ｅ ＢＡＳ ＥＤ ｏＮ ＮｏＮ． Ｅ ＮＴＡＮＧＬＥＤ
钱晓捷 王海江
（ 郑州大学信息工程学 院 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘
要
综合考 虑量子制备 、 量 子存储 、 量子 纠缠 、 量子操作 、 签名 效率等因素， 提 出一种基于非纠缠量子秘 密共 享的盲签名方 案 ，
被签名 的信 息既可以是 经典信息也可 以是量子信 息。 消息 拥有者根据其 子秘 密对将 要签名 的消息盲化 ， 签名者根 据其子秘 密对盲