RING PROXY SIGNATURES

Proxy signatures have been used to enable the transfer of digital signing power within some context and ring signatures can be used to provide the anonymity of a signer. By combining the functionalities of proxy signatures and ring signatures, this paper introduces a new concept, named ring proxy signature, which is a proxy signature generated by an anonymous member from a set of potential signers. The paper also constructs the first concrete ring proxy signature scheme based on the provably secure Schnorr's signatures and two ID-based ring proxy signature schemes. The security analysis is provided as well.

SM2可链接环签名在匿名电子投票系统中的应用

【目的】针对匿名电子投票中签名算法非国产化、身份隐私泄露、重复投票、投票结果提前泄露的安全性问题,提出了基于SM2可链接环签名的匿名电子投票系统。【方法】以SM2可链接环签名作为选票中的身份凭证,保证投票者身份匿名,同时规避了选票被伪造的可能,实现投票者身份和选票的全过程匿名性;使用匿名地址来隐藏选票内容,避免投票结果提前泄露,实现投票的公正性和候选人身份匿名;利用SM2可链接环签名的可链接性来防止重复投票,实现投票的不可重复性;应用FISCO BCOS智能合约来完成计票过程,避免传统可信第三方的约束,实现投票的公平性。【结果】该设计满足电子投票的七大基本属性,实现了匿名电子投票系统的全流程国密替代,丰富了SM2可链接环签名的应用场景。【结论】SM2可链接环签名能替代国际通用环签名,实现应用系统环签名国产化。

简短关联可编辑环签名及其区块链修正应用

关联可编辑环签名(LRRS)可提升区块链的匿名性,防止双花攻击,修正区块链数据,但其签名大小随环成员的增多而增大。针对该问题,结合已有LRRS和简短关联环签名方案,利用动态累加器对环成员的公钥进行累加计算,依据原知识证明签名(SPK)构造出新的SPK,提出简短LRRS(SLRRS)方案,基于该签名又提出新的区块链修正协议。在随机谕言机模型下,证明所提签名具有不可伪造性、匿名性、关联性。性能评估表明:随着环成员的增多,已有签名的大小在增大,而所提签名不变;同时此类签名所消耗的时间均在增多,而所提签名的时间增速较缓且最少。

基于区块链和简短可链接环签名的安全电子投票方案

围绕当前多数电子投票方案存在中心化、未能实现匿名投票等问题,提出基于区块链和简短可链接环签名的安全电子投票方案.通过设计一个简短可链接环签名方案,结合区块链技术,构造了一个具体、安全、高效的电子投票方案,给出了其系统模型、算法形式化定义以及详细描述.与已有方案相比,该方案允许大规模人员投票,且支持多个投票选项以及自动计票等多个功能.安全分析和实验结果表明,该方案在满足匿名性、不可伪造性和隐私性等更多安全目标的同时在计算开销方面仍具有优势.

随机预言机模型下基于身份的格基可链接环签名

作为一种简化的群签名,环签名没有管理员角色,不需要环成员之间合作;签名者仅需自己私钥和其他环成员公钥即可进行签名操作。因其天然的匿名性,环签名在匿名投票、电子货币和车联网等场景得到广泛应用。可链接环签名作为环签名概念的一种变体,在保持了匿名性的同时还可验证两个签名是否来自同一签名者,从而有效解决举报系统中的恶意举报及区块链系统中的双重花费等问题,进而丰富了环签名的应用场景。提出一种基于身份的格基可链接环签名方案,采用G-陷门生成技术生成系统密钥,使用其改进后的陷门委派技术和原像采样算法提取用户私钥,利用双峰高斯分布下的拒绝采样技术生成签名。经安全分析,所提方案在随机预言机模型下满足无条件匿名性、不可伪造性和可链接性,安全性可规约至格上的小整数解(SIS)问题,与现有的方案相比,签名生成时间开销和签名验证时间开销都减少约50%。最后将该方案和基于异或秘密共享算法结合,设计了电子投票协议,从而保证电子投票系统的隐私性和公正性。

格上身份基简短关联环签名及其电子投票应用

环签名具备匿名性,身份基环签名无需证书,关联环签名可避免用户重复签名,但这些签名占用空间多且效率低。针对这些问题,先输出公共参数和系统主密钥,再提取用户密钥,然后使用格上的累加器对环中公钥进行累加,并将知识证明签名推广至格上,构造出格上身份基简短关联环签名。对该签名的不可伪造性、关联性和匿名性进行了证明。对签名方案进行了性能分析与实验评估,结果表明,该签名节省了时间开销和存储空间。利用该签名及门限秘密共享技术,提出后量子的电子投票协议。

结合简短可链接环签名的智能合约选举方案

目前一些电子选举协议利用可链接环签名或一次性环签名来保护投票者的隐私,并防止重复投票的情况发生,但签名大小随投票人数的增大而增大,而简短可链接环签名大小始终固定不变,但已有简短可链接环签名算法效率较低。针对这些问题,利用累加器和基于知识证明的签名,构造新的高效的简短可链接环签名,结合匿名地址及星际文件系统,提出一种新的智能合约选举方案,分别设计了选举的创建、投票、计票等阶段的操作。对方案的不可伪造性、可链接性、匿名性、隐私性、公开验证性以及运行效率进行了证明和分析。最后进行了实验仿真评估,结果显示,随着投票者人数的增大,该方案选票的签名大小及Gas消耗保持不变且较少,生成时间及验证时间增长缓慢且较少。

基于SM9盲签名与环签名的安全电子选举协议

针对电子选举过程中匿名性、公开可验证性、选票碰撞及伪造等问题,提出基于SM9算法的匿名公开可验证电子选举系统协议设计方案。以SM9签名算法为基础,构造基于身份的SM9盲签名算法和可链接环签名算法。算法安全分析表明,在随机预言机模型下,盲签名算法具有盲性和不可伪造性,环签名算法具有不可伪造性、匿名性、可链接性。在计算开销方面,盲签名算法在密钥提取阶段只需要1次标量乘、1次模逆和1次模乘运算,单次消耗的时间约为0.8717 ms,环签名算法在密钥提取、环签名生成、环签名验证阶段均具有较高的效率,整个环签名过程只需要5次双线性对运算,单次消耗的时间约为27.2617 ms。在通信开销方面,盲签名和环签名的签名长度均优于对比方案。电子选举协议的安全分析表明,所提方案满足电子选举系统的安全要求,与同类方案相比具有公开可验证、无收据性等优点,适合应用于大规模选举。

环签名技术研究进展及展望

环签名作为一种特殊的群签名,因其不仅可以在不需要环成员协作的情况下完成签名,还能保证签名者的匿名性这一特点,已被广泛应用在匿名投票、匿名存证以及匿名交易等领域。首先,以时间为主线,将环签名发展分为不同的阶段,在每个阶段内又根据属性将环签名分为门限环签名、可链接环签名、可撤销匿名性的环签名、可否认的环签名等签名方案。通过对环签名发展历程的分析可知,环签名在门限环签名和可链接环签名领域的研究进展较为突出,其应用领域也最为广泛。在后量子时代,诸如基于大整数分解、离散对数等传统数论问题的密码方案已经不再安全,格公钥密码体制因其抗量子性、存在最坏实例到普通实例的规约等诸多优势成为后量子时代密码标准的最佳候选。因此,着重对现有基于格的门限环签名和基于格的可链接环签名进行了详尽的分析和效率比对。环签名天然的匿名特性使得其在产业区块链时代有着得天独厚的优势,因此将环签名在区块链中的几个应用进行了详细阐述。诸如对环签名在匿名投票、医疗数据共享、车联网领域的应用进行了概述和流程分析;又对环签名在虚拟货币、SIP云呼叫协议、Ad Hoc网络领域的应用意义进行了简单梳理。最后,对环签名技术近几年的研究进行分析,并总结了目前存在的问题。

基于RSA公钥密码体制的可选择可转换关联环签名

环签名因其无条件匿名性、自发性和灵活的群结构被广泛应用于电子现金、电子投票等强匿名认证领域.其中,关联环签名可以在不泄露真实签名者身份的前提下证明两个签名是否由同一人签发,因此可以在保障匿名性的前提下避免签名权滥用,如重复投票、电子现金重复花费等问题.然而,已有关联环签名的安全性大多数建立在离散对数困难问题基础上,且绝大多数方案因强关联性导致匿名性退化.为了克服上述问题,该文提出一个基于大整数分解难题和RSA公钥密码体制的可选择关联可转换环签名方案,并给出该类环签名的形式化安全模型.通过选择随机参数生成关联标签的方式,使得所提方案不仅具备强匿名性,而且环签名的关联性可由签名者自主决定.此外,签名者可以在不公开秘密随机参数的前提下将环签名转换为普通数字签名,能够抵抗可转换性攻击.在随机预言机模型下可证明该方案在适应性选择消息和选择公钥攻击下是存在性不可伪造的.此外,性能分析表明,该文方案与同类方案相比具有较高的运行效率.

环签名研究进展

综述了环签名及其应用方面的研究成果和发展状况。概括了现有的环签名方案,分析了现有环签名方案的优缺点。指出了环签名目前所存在的问题,并对其研究前景进行了展望。

基于关联环签名的抗第三方欺诈安全电子投票方案

为解决电子投票中存在选票碰撞、第三方机构欺诈选民、需借助匿名通信信道发送选票和投票效率低等问题,结合电子投票的基本原理,采用关联环签名技术实现匿名注册,利用盲签名盲化选票和引入身份序列码保证选票唯一性的方法,设计了一个抗第三方欺诈的安全电子投票方案.该方案不仅实现了投票协议应具备的基本安全要求,并且具有抗选票碰撞、可在任意阶段弃权、不依赖于任何可信第三方和匿名通信信道的功能,同时能够高效实现.实验对比表明,本文方案投票时间复杂度仅为961个模乘运算,且与投票者规模无关,较同等安全性下的现有方案效率至少提高42.9%,适合于大群体选举.

利用可链接环签名的电子现金支付方案

利用可链接的环签名协议,设计了一种电子现金支付方案.欲在某商家消费电子现金的用户须事先在该商家注册形成用户团,这样便于管理,且用户消费时在合法的电子现金中加上一个环签名,从而实现重复花费的事前检测,降低了损失和纠纷.

格上基于身份的可链接环签名

可链接环签名是一类特殊的环签名,不仅具有环签名匿名性功能,还可以通过链接算法检测用户是否用同一个私钥完成了两次或多次环签名,能够在区块链应用中满足隐私保护的同时,防止用户出现双重花费问题.针对传统基于身份的可链接环签名不能抵抗量子攻击的问题,本文基于原像抽样和拒绝抽样技术构造了一个格上基于身份的可链接环签名方案.首先利用陷门生成算法获取系统主密钥;然后基于原像抽样算法生成用户的私钥,有效提升了用户密钥提取的效率;最后运用拒绝抽样技术生成用户的签名,使得签名生成的效率进一步提高.在随机谕言机模型下证明了本文方案具有无条件匿名性、不可伪造性以及可链接性.安全性分析表明,方案的不可伪造性可归约至小整数解(small integer solution,SIS)困难假设.性能分析表明,本文方案与现有基于格的可链接环签名方案相比,用户密钥生成和签名验证时间分别平均缩短约64.53%、38.21%.

适用于电子现金协议的简短关联环签名方案

基于双线性对,并采用动态累加器技术,提出了一种基于身份的简短关联环签名方案(SLRS-BP).以此为基础,设计了1个可撤销匿名性的公平电子现金协议(EC-LR).SLRS-BP签名具有简短性及环签名的自发性,使得EC-LR适合银行系统电子货币用户数量多、动态变化的特点,且避免了基于群签名的电子现金协议所存在的成员撤销等问题.

利用环上容错学习问题构造可链接环签名方案

针对格上可链接环签名方案中存在密钥较大、效率较低的问题,基于环上容错学习(RLWE)难题,依据"同态承诺→∑-协议→Fiat-Shamir转化"的技术路线,重新构造一个格上可链接环签名方案。首先构造一个基于RLWE难题的多项式环上的同态承诺方案,然后基于承诺方案设计一个∑-协议,并利用Fiat-Shamir转化方法将该∑-协议转化为可链接环签名方案,最后基于该可链接环签名方案提出一个简易的数字货币模型。安全分析表明,由于所提方案基于RLWE困难问题构建,方案的安全性可规约至格上困难问题,抵抗量子计算机攻击。效率分析表明,与以往格上可链接环签名方案相比,由于方案中环元素取自小多项式,所提方案具有更短的密钥尺寸和更高的计算效率,且方案描述更简单。

具有可链接性的匿名签密方案

基于Zp*上离散对数难题提出了一个新的具有可链接性的匿名签密方案,对方案的安全性进行了分析与证明.方案将对称加密与环签名相结合,较传统方法(先签名后加密)具有更高的效率;除具备普通签密方案的特性之外,还具有可链接性与无条件匿名性,可有效保护签密者的隐私,具有良好的应用前景.

基于可链接环签名的电子消费方案

在当今电子消费系统中,经常出现由于多次消费而导致效率较低甚至金额紊乱的现象,为解决这一问题,提出一种新的电子消费方案。该方案基于双线性对和可链接环签名,运用可链接环签名的高效安全性,能够判断签名正确与否,并检测出同一用户的有限金额是否重复花费的功能,通过取款、消费、存款3个阶段,使消费者、商家及银行三方的交易相互联系,完成电子消费过程。分析结果表明,该方案安全、可行,能实现用户的匿名性及无法重复花费性,满足电子消费的基本要求。与Liu等人提出的方案(Wuhan University Journal of Natural Sciences,2013,No.2)相比,计算成本较低,效率较高。

一个可分的可关联门限环签名方案

在某些特殊应用中,如电子投票等系统要求可以确定两个或多个签名是否出自同一用户,具有可关联性的环签名方案可以实现这一功能。已有的可关联环签名方案只支持基于DL的公钥系统,该文基于离散对数和因数分解的难解性提出了一个可分的可关联门限环签名方案,可以同时支持基于DL和基于ID的公钥系统,参与方可以独立地选择公钥体制、系统参数及密钥,具有更广泛的实用性。

常数大小自主可链接的门限环签名

进一步分析讨论Shacham和Waters提出的环签名方案的潜在性质,提出相应的门限环签名方案。与Wei和Yuen的方案相比,在无随机谕示模型下,该门限环签名方案的安全性证明基于标准假设——计算Diffie Hellman假设与子群判定假设。此外,在某些情况下,该方案可以转化为常数大小自主可链接的门限环签名,从而提高签名效率。