控制验证权数字签名体制设计研究

Digital signature scheme with verification right control is a key technology to solve the protecting the security of private information in E-commerce and E-government. In this subject, we systematic study signature scheme with verification right control from the independent and joint verification of signature. The main research contents include: Based on Waters's and Gentry's idea, dual system encryption technique, the signature with verification right control is proposed. The new scheme is provably secure in the standard model which captures short system parameters, tighter secure reduction and weak secure assumption; Using the lattice basis delegation and randomness technique, the provable secure lattice-based signature with verification right control is present, which provide a solving thoughts about the security of private information in Post-Quantum Cryptography; Exploration of design and security proof for the leakage-resilient signature scheme with verification right control, which provide theoretical basis for the implementation of private information protection; By introducing the independent factor in verification equation and using confirm and disavow protocols via commitment scheme and chameleon hash function, the universal designated verifier signature scheme is put forward, which is to thoroughly solve the non-delegatability and disavowability problems. The study on our subject will further perfect the control problem of signature verification, promote the research on public key cryptography and provable security theory, which is of important theoretical significance and realistic value for private information protection in complicated network social.

保护隐私信息安全是电子商务、电子政务活动中亟待解决的问题，控制验证权签名是解决该问题的关键技术。本项目从签名独立验证和联合验证两个角度系统研究控制验证权签名，具体包括：利用Waters和Gentry思想、双系统加密技术构造标准模型下安全且同时满足短系统参数、紧密安全归约和弱安全假设控制验证权签名；利用格基扩张和随机化技术，设计基于格中困难问题下的控制验证权签名，为后量子密码时代隐私信息安全提供解决思路；探索弹性泄露控制验证权签名的设计和可证明安全性，给隐私信息保护技术的具体实现提供理论依据；通过验证方程中引入验证者私钥独立因子，利用承诺技术和变色龙哈希函数构造证实和否认协议，彻底解决(广义)指定验证者签名的不可授权性和不可否认性问题。本项目的研究有助于进一步完善数字签名验证的控制问题，推动公钥密码学和可证明安全理论的研究，对复杂网络社会中隐私信息安全的保护具有重要的理论意义和现实价值。

控制验证权数字签名解决了数字签名公开可验证性(自认证性)和隐私性的冲突问题，保护了开放式网络社会中用户隐私信息的安全，增强了网络体系中通信实体之间的信任性和公平性。如何设计高效安全的控制验证权签名体制，实现复杂网络中隐私信息的保护成为一个迫切需要解决的重要问题。. 本项目基于现有研究成果的基础上，利用最新密码技术深入系统研究标准模型下可证安全的控制验证权签名体制，同时对方案的形式化定义、安全模型和安全性证明进行深入分析和研究，得到如下创新成果：. (1)构建可证安全的指定验证者签名体制。利用Waters签名技术，提出多授权指定验证者代理签名、多签名者广义指定多验证者签名和广义指定验证者签密方案。所提方案满足高效率的同时能够在标准模型下证明安全性。. (2)构建可证安全的代理签密体制。基于双线性对，利用Waters签名思想，给出了代理签密体制的具体构建。所提新方案在代理签密阶段不需要双线性对运算，同时能够在标准模型下证明安全性；此外通过给出具体的攻击方法，指出Li等学者基于身份签密体制是不安全的。. (3)构建可证安全的可净化签名体制和无证书聚合签名体制。基于Waters签名和Li签名的技术，提出高效的基于身份可净化签名方案。所提方案能够在标准模型下可证安全同时保护信息的隐私性，控制签名的有效性验证。基于无证书密码学和聚合数字签名理论提出高效的无证书聚合签名体制，该方案节省通信带宽和提高签名验证效率，更加适应资源受限的环境。. (4)构建可证安全的基于身份加密方案。利用双线性对，分级基于身份加密的思想构建标准模型下可证安全的通配符基于身份加密方案，该方案取得紧密安全规约。利用合数阶双线性群，提出标准模型下可证安全基于身份第三方权利受约束匿名加密方案，所提方案能够保护接收者隐私信息，解决密钥托管问题。. 上述研究成果有助于进一步探索控制验证权签名体制的工作原理，丰富其种类，为各种复杂网络社会中隐私信息的保护提供技术支持。