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。

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。

可链接环签名在电子投票系统中的应用

随着电子投票系统的广泛应用,如何确保投票过程的公正性和选民的隐私性成为了一个不可忽视的问题。本文设计了一种基于可链接环签名的电子投票系统,将其作为一种为签名者提供匿名性保护的特殊数字签名,可链接环签名能够有效保护选民的身份隐私,防范投票欺诈和恶意篡改选票等问题,进而保障投票结果的公正性。此外,该系统基于通用的可链接环签名方案构建,具有较强的扩展性和灵活性,可根据实际需求选择不同的可链接环签名方案来实现系统功能。在建设民主社会中,公正且透明的选举发挥着重要作用。传统的投票需选民到指定投票站点投票,这通常会耗费大量的时间成本。

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。

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%.

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.

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。

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。

格上的简短可链接环签名

可链接环签名可防止区块链中的双花攻击,基于格的签名可抵抗量子攻击,但已有格基可链接环签名的大小随环成员的增多而增大。针对该问题,提出了一种格上的简短可链接环签名方案。该方案用队列实现了向量数制的特殊转换,利用格上的累加器对环成员的公钥进行累加,使得签名大小不会随环成员的增多而增大;利用拒绝采样定理,构造出格上的知识证明签名,在防止签名私钥泄露的同时,提高了计算效率。在随机预言机模型下,证明了方案具有不可伪造性、匿名性、可链接性。性能分析与实验评估表明,所提方案节省了时间开销和存储开销,且随着环成员的增多签名大小固定不变。

融合可链接环签密的智能合约电子投票协议

电子投票与传统投票方式相比更具经济性,但存在安全性论证不够严谨、运行时间长、计算消耗较大等问题。提出融合可链接环签密的智能合约电子投票协议,分别设计投票、秘密份额上传、计票等阶段的算法,在投票阶段基于椭圆曲线离散对数问题生成选票的可链接环签密,并在一个逻辑步骤内实现加密和签名,以确保投票的公正性、机密性和可验证性,避免重复投票情况的发生,从总体上降低协议运行时间和计算消耗的gas。此外,详细分析协议的安全性,基于椭圆曲线上的离散对数问题证明选票环签密的不可伪造性。使用truffle框架将智能合约部署到本地以太坊私有网络上,并通过挖矿以确认交易完成。实验结果表明,与Lyu协议相比,该协议节省了约10^(7) Gwei的计算消耗以及450 ms左右的运行时间。

格上基于身份的可链接环签名方案

为了抵抗量子算法的攻击和应对恶意签名者利用环签名技术的完全匿名性输出多个签名从而进行双重开销攻击这一缺陷,同时为了解决不必要的系统开销浪费问题,提出了一种新的格上基于身份的可链接环签名方案。该方案以格上近似最短向量问题为安全基础,将该问题的求解归约于碰撞问题的求解,利用矩阵向量间的线性运算生成签名,同时结合了基于身份的密码技术。解决了系统开销浪费问题,不涉及陷门生成和高斯采样等复杂算法,提高了签名效率,降低了存储开销,并在随机预言模型下验证了方案满足完全匿名性和强存在不可伪造性。经分析,该方案是一个安全高效的环签名方案。

基于身份的可链接和可转换环签名

环签名是提供匿名发布信息的巧妙方法,该文首次给出了基于身份的可链接环签名和可链接可转换环签名的概念与安全的形式化定义。以Zhang和Kim的环签名方案为例,给出了为某些基于身份环签名添加可链接性的方法。并分别提出了高效的基于身份的可链接环签名和可链接可转换环签名方案,方案除满足完备匿名性和适应性选择消息攻击下的不可伪造性外,还分别满足可链接性和对非签名者的不可转换性。

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SM2数字签名算法的环签名方案

考虑到用户的隐私保护需求,数字签名衍生出了提供匿名功能的环签名和可链接环签名.环签名实现了将真实签名身份隐藏在环中,适用于基于区块链的数字货币协议,以保护用户的身份隐私.现有文献中包含了一系列不同密码体制下的环签名/可链接环签名方案,但是尚不存在基于国产密码算法的环签名,不能满足密码技术发展的自主化要求.为了推动国产密码算法在区块链系统的应用,本文提出了基于SM2数字签名算法的环签名和可链接环签名,同时介绍了SM2可链接环签名方案的两种变型.此外,本文详细分析了所提方案的安全性和效率:SM2环签名方案满足正确性、不可伪造性和无条件匿名性,SM2可链接环签名满足正确性、不可伪造性、无条件匿名性、可链接性和不可诽谤性;效率分析表明SM2环签名/SM2可链接环签名方案的通信量和计算量均与环成员数量呈线性关系.

基于区块链的云数据匿名确定性删除方法

现有确定性删除方案忽略了用户数据与用户身份的关联性,使用户的删除行为暴露给攻击者或云服务提供商。为解决此问题,提出一种基于区块链的云数据匿名确定性删除方法。该方法改进了可链接环签名方案,使用户可以通过控制签名中的链接标记在匿名情况下实现确定性删除;同时,它利用区块链记录删除行为,使其具有不可抵赖性。理论分析和实验表明:该方法不仅能满足用户数据的确定性删除要求,而且具有匿名性可以切断用户数据与其身份的关联,从而有效避免攻击者或云服务提供商对用户行为的追踪分析。

基于联盟链的匿名电子投票方案

针对电子投票中胁迫选票、重复投票、投票人隐私泄露等安全性问题,文章基于联盟链提出了一种全匿名电子投票方案。该方案利用区块链技术中的智能合约完成计票过程,避免了传统可信第三方的约束,确保投票的公平性。方案采用可链接环签名实现对投票者身份的无条件匿名。理论分析的结果表明:该方案具有保密性、匿名性、公平性等性质,可以广泛应用于特定团体内的电子投票。

从“个、底”功能链接说起

文章指出,"个、底"等词,有兼作量词、指示词、词头词尾、领属助词、动态助词、名词等特点,形成一种功能链接环。由于学界对"个、底"用作指示词、领属助词的现象谈得较多,所以文章着重讨论"个、底"用作名词、量词、动态助词的情况。

后量子的智能电表隐私保护方案

智能电网作为下一代的电力系统,允许电力供应商对用户数据进行高频率地数据采集以支持能耗监管、智能配电与能源管理.然而,细粒度的用户能耗相关数据也带来了安全与隐私方面的挑战,如何保护智能电网的用户隐私已经成为智能电网研究中的关键问题.当今量子计算科学正在快速发展,在抗量子计算领域基于格的密码学是相当有效的.关注智能电网的三层模型中用户电表与小区集中器的实时数据上传阶段的隐私保护问题,可利用基于格的可链接环签名来构造抗量子计算的保护用户隐私的智能电表数据采集方案.选择一个较为先进的基于格的在one-out-of-many证明之上构造的次线性大小的环签名方案,并为其增添可链接性以期为抗量子计算的隐私保护系统提供异常用户监测和追踪功能.利用后量子签名方案,该系统可以支持动态的用户加入和撤销,拥有更好的灵活性与实用性.对该系统进行安全性证明与性能分析,以表明其有效性.

弦圈系统的Casimir能量

Casimir能量是量子场的一类零点能,是由于边界的出现、时空的弯曲以及某些背景场的存在而引起的。在此,计算了各种不同闭弦体系的Casimir能量,比较了不同弦圈体系的Ca-simir能量,并讨论了一些有关的问题。