面向安全群体通信的新型签密及应用研究

新兴的网络架构和服务产生了新的群体通信模式，用户的动态性、链路的脆弱性、信号的广播性、安全需求的多样性、信息共享的灵活性等新问题，使基于点对点通信模型的密码原操作不能获得高的效率，甚至难以适用。本课题从安全群体通信的需求和特点出发，以面向多用户环境的新型签密算法为核心，研究所涉及的关键理论和技术，包括：多用户环境下广义签密的理论体系，建立在功能加密之上的签密的理论体系，基于多用户广义签密的自适应安全通信协议，多用户签密的优化理论和技术。研究和开发适应网络动态性和广播属性、自适应、可自愈、可扩展的密码原操作和安全群体通信机制，并进行相关的实证试验。在基础理论上有所创新和突破，为解决新兴网络和服务的安全问题提供理论参考，并进行必要的探索和实践。成果形式为高水平论文、发明专利。

研究了无线网络新型通信模型中签密设计理论和方法。从分析新型通信模型的安全需求出发，以签密为理论核心，开发安全通信技术：1、通过建模仿真，研究了社交网络、大数据通信等大规模复杂网络的消息传播机理。2、以双线性映射、多线性映射、格基理论、多变量方程组等数学理论为工具，研究了签密方案的构造和设计方法。3、以社交网络、大数据通信、车联网等为对象，研究了多用户环境下签密及协议的设计理论和方法。. 研究进展包括：1、在点对点的签密方面，提出了基于格的认证加密方案、广义签密方案，设计了基于多变量的签密方案、无证书混合签密方案，以及多密钥生成中心的身份基签密方案，丰富了签密的设计理论。2、在一对多的签密方面，设计了用户匿名的广播签密方案、基于多变量的多接收方签密方案，有效提高了数据传输效率。3、在多对一的签密方面，提出了三个可聚合的签密方案，有效减少了密文传输量。4、设计了适用于大数据的属性广义签密方案，设计了支持单调电路结构的多线性映射属性签密方案，实现了大数据通信中对数据的灵活访问控制。. 创新成果包括：1、在聚合签密的计算结构上，分别提出了针对双线性映射、合数阶二次剩余问题的两种签密文聚合技术。设计了一个基于双线性对的可聚合签密方案和一个合数阶二次剩余问题的签密文聚合方案，聚合签密文长度固定，减少了密文传输量并降低了运算量。2、在可抵抗量子攻击的签密方案上，分别提出了格基理论和多变量方程组设计签密的技术，设计了基于格的签密方案、可认证加密方案，和一个基于多变量的签密方案。3、提出了以广义签密和属性签密为理论工具解决网络大数据加密认证问题的技术。. 科学意义与应用前景：该研究针对无线网络新应用、结合密码理论新发展，以新型签密作为核心理论，对多用户通信的安全问题进行了理论和方法的探索。研究解决了广义签密中区分函数设计、聚合签密中计算结构设计等几个科学问题，为探索以公钥密码为基础开发安全通信协议起到了示范作用，具有比较重要的科学意义。所提出的技术方案具有实用性和广阔应用前景：属性签密可用于社交网络的匿名信息分发，广义签密可用于网络大数据通信，聚合签密和广播签密可用于无线多用户安全通信。并行化签密、聚合签密、云计算安全边界、社交网络用户行为描述等技术已申请发明专利。