基于区块链技术的P2P网络分布式数字签名系统设计

随着互联网技术的不断发展,数字签名技术已成为网络安全领域的重要保障之一。然而,传统的集中式数字签名系统存在着单点故障、性能瓶颈等问题。为了解决这些问题,文章设计了一种基于区块链技术的P2P网络分布式数字签名系统。该系统采用区块链技术来实现数字签名的验证和存储,同时利用P2P网络的特性来进行数字签名的分发和共享。实验分析结果表明,本系统不仅具有高度的安全性和可靠性,还能够提高数字签名的效率和可用性。

一种高效轻量的双参数椭圆曲线数字签名批量验证方案

为解决大规模交易任务的签名验证给区块链节点带来繁琐的开销和经典的椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)中耗时的模逆运算,提出一种高效轻量的双参数椭圆曲线数字签名(TP-ECDSA)批量验证方案。一方面,TP-ECDSA在签名和验证阶段均无模逆运算,在该算法中引入批量验证能将标量乘的计算次数从2t减少到[2,t+1]。另一方面,KGLP算法能加速标量乘运算,引入该算法能显著地提升签名验证的效率。实验表明,与ECDSA相比,不论是独立验证还是批量验证,TP-ECDSA的运行速度均提高了50%以上,签名验证效率显著提升。

基于SM2数字签名的区块链匿名密钥交换协议

区块链技术因其去中心化、匿名性、不可篡改、不可伪造等优点,已经成为我国的一项前沿技术,在各领域得到广泛的应用。虽然用户可利用区块链发布匿名交易,有效隐藏交易双方的身份信息,但双方交易完成后传输交易相关数据可能破坏匿名性。这是因为在数据传输过程中,为了保证双方通信安全,往往使用认证密钥交换协议认证双方身份,计算会话密钥建立安全信道。由于传统的认证密钥交换协议涉及双方的长期公私钥对信息,所以将泄露交易双方的身份信息。虽然区块链匿名密钥交换可基于交易双方的历史链上交易完成密钥交换,有效保障交易双方的匿名性,但现有区块链匿名密钥交换协议主要基于国外密码算法设计,难以适用于国产区块链平台,不符合我国密码核心技术自主可控的要求。为丰富国产商用密码算法在区块链匿名密钥交换方面的研究,满足区块链交易后双方匿名安全通信的需求,本文以SM2数字签名算法和区块链为基础,构造非交互式和交互式两种区块链匿名密钥交换协议。并在CK安全模型中证明非交互式的协议满足会话密钥安全,交互式的协议满足有前向安全性的会话密钥安全。最后通过理论分析和编程实现结果表明,本文协议在没有比现有协议消耗更多的计算开销与通信代价的前提下,可适用于国产化区块链平台。

有限域上RSA-ELGamal加密及数字签名方案

基于增强的RSA和ELGamal加密算法,提出了有限域上多项式的RSA-ELGamal加密方案.新的加密方案基于大整数分解问题(IFP)和难解的离散对数问题(DLP)的结合,使其安全性高于单个使用有限域上多项式形式的RSA加密算法和ELGamal加密体制.新提出的加密方案可对多个明文进行加密,在对明文加密时通过引入RSA的公钥对明文进行隐藏,加密效率高,安全性强.在新加密方案基础上引入单向哈希函数,并提出相应的数字签名方案,签名方案利用多个接收者分别验证和加密消息,进一步增强签名被攻击的概率.加密方案和数字签名的安全性主要基于大整数的分解和离散对数求解的双重困难问题,使得签名具有不可攻击性,提高此类签名方案的安全性.

一种态制备误差容忍的量子数字签名协议

量子数字签名(quantum digital signature,QDS)能够以信息论安全保证签名消息的不可伪造性、不可否认性和可转移性,近年来备受关注与研究.其中,利用正交编码方式提出的信息论安全的实用化QDS协议,成为目前QDS研究的主流范式.然而,现有QDS理论和实验都忽视了态制备过程中由于调制器件的不完美性可能引入调制误差.本文针对此问题提出态制备误差容忍的QDS协议.仿真结果表明,相比原来的QDS协议,本协议对态制备误差具有较好的容忍度,能实现更高的签名率和签名距离.另外,本协议在密钥产生阶段只需要制备3个量子态,降低了实验要求和难度.因此,本协议将对未来QDS的实际应用提供重要的参考价值.

基于多方数字签名和认证的毕业论文管理系统设计

为了使线上毕业论文指导意见及毕业答辩的成绩真实可靠,提出一种基于数字签名的毕业论文管理系统。本系统为注册的用户分发代表身份的密钥对,对每次毕业论文的任何修改都附加修改者本人的签名,并在其他用户在异地打开毕业论文的同时验证签名。本系统可以辅助完成在线答辩,保证答辩成绩的真实性和不可否认性。基于数字签名的认证用于毕业论文的管理对规范毕业论文管理过程、实现多方可信的毕业论文成果的共识能起到积极的促进作用。

基于有限单群的Schnorr数字签名算法及实现

数字签名是信息安全三大基础设施之一,其中Schnorr数字签名是基于离散对数体制最简单的一种数字签名算法,天然具有线性可扩展性。提出一种新的Schnorr数字签名算法,该算法建立在有限域F2p的乘法单群F2p~*上,而不是原Schnorr数字签名数域循环群的子群上,签名和验证算法类似Schnorr数字签名方案;在新的Schnorr数字签名的基础上,改进了多重Schnorr数字签名方案。算法本身基于模2运算,便于软硬件快速实现,理论分析和MATLAB算法仿真均证明其有效性,性能优于经典的Schnorr签名算法,具有广泛的理论和实际应用价值。

门限最优的椭圆曲线数字签名算法及其应用

针对当前椭圆曲线门限签名算法交互次数多和计算复杂度高的问题,本文提出一种高效的椭圆曲线数字签名门限最优签名算法。新增了预处理过程,各节点再通过费尔德曼可验证秘密分享和一阶同态加密算法生成一套基础数据,应用于签名阶段的乘法和求逆运算,完成多项式“降次”。算法实现门限最优的性质,整个算法仅需4轮即可完成签名。结果表明:随着门限值由4提升至20,算法能够在1.232~19.66 s完成签名的生成;增加预计算阶段后,计算的效率提升至0.667~4.559 s;在安全环境下,单次签名速度则可以达到毫秒级,能够有效应用于区块链账户安全保护和跨链资产锁定,具有实际应用价值。

Polar-BBCRSsig:一个基于极化码的数字签名算法

传统公钥密码体制受到量子计算的严重威胁,基于编码的密码体制是抗量子攻击的重要技术之一,然而大多数基于编码的密码方案都存在公钥尺寸过大的问题,严重影响其效率。为此,在基于校验子译码的数字签名算法框架下,采用极化码(Polar码)作为私钥编码,结合非置换等价的陷门设计方法,提出了一个新的基于编码的数字签名算法。这个数字签名算法对自适应选择消息攻击是存在不可伪造的,且在同等安全级别下对比同类方案具有更小的公钥尺寸。

数字签名的车联网安全体系架构设计研究

车联网构建了“车-云-路-人”的互联传输体系,而非法网络入侵和攻击使得车联网多通信场景存在巨大的安全隐患。基于数字签名技术设计了车联网安全体系架构,对云端、路侧设施端、移动终端、车端4个部分的架构进行了设计,同时搭建了数字签名的车联网安全架构。通过所设计的车联网安全体系架构,为车联网终端身份认证安全性提供了保障,确保了车联网的安全。

基于数字签名的无线通信网络视频数据安全传输方法

常规的无线通信网络视频数据传输方法丢包率较高,因此,该文基于数字签名,设计一种全新的无线通信网络视频数据安全传输方法。构建视频数据安全传输模型,利用数字签名生成通信网络视频数据安全传输框架,实现无线通信网络视频数据的安全传输。实验结果表明,无线通信网络视频数据安全传输方法的传输丢包率较低,传输效果较好,可靠性较高,有一定的应用价值。

量子电子商务——量子数字签名实用化之路

近期,我们提出了首个量子电子商务方案,并在国际上首次实现了五用户的量子电子商务应用场景演示[1]。这一进展引起了国内外极大的兴趣和关注。本文试图通俗、准确地简述该研究方向的进展,客观、科学地分析该方向未来的前景和挑战,以供读者参考。

基于区块链和SM9数字签名的代理投票方案

随着互联网的普及,电子投票技术逐渐替代传统纸质投票技术。然而,传统的电子投票方案主要针对一人一票制来设计方案,在一些特殊的投票场景下,一人一票制投票方式不再适用。例如,投票者不具备专业知识却也需要投票的场景,投票者由于不能理解选举的内容而消极投票,造成选举结果不专业和不公正等问题。此外,传统的电子投票技术还存在选举过程不透明和选票不可验证等问题。针对上述问题,文章提出一种基于区块链和SM9数字签名的代理投票方案。该方案首先使用区块链技术解决选票的全局可验证问题,其次使用零知识范围证明技术解决恶意选票值的问题,然后利用基于椭圆曲线的改进ElGamal算法的同态性质实现选票加密和自计票功能,最后使用SM9数字签名算法和变色龙哈希函数设计的代理投票凭证实现投票权的转让过程。通过安全性分析,证明了文章所提方案满足鲁棒性、合法性、机密性、全局可验证性和公平性。理论分析和实验数据表明,文章所提方案性能良好,适用于需要专业知识场景下的选举。

基于SM3&SM2算法的数字签名技术在医院业务系统设计与实现

医院业务系统作为医疗服务的核心组成部分,对信息安全和数据完整性有着极高的要求。数字签名技术作为医院信息化建设中的重要组成部分,用于确保病历数据的真实性和完整性。本文将基于SM3&SM2算法的数字签名技术应用于医院业务系统,建立面向全院的数字证书发放管理体系,以数字证书作为用户的有效身份凭证,实现基于数字证书的高安全性、高可靠性的登录认证,保证用户身份真实可信,提升医院信息系统的安全性和高效性。

数字签名与密钥协商在刷写流程上的研究与应用

当前市场上有很多款控制器存在着被盗刷的风险,为了降低被盗刷概率。本文使用RSA非对称加密算法对要刷的数据文件进行数字签名,保证了刷写过程中数据文件来源的合规性和安全性,控制器对刷写文件先进行身份验证,验证通过后再开始刷写流程。这将降低控制器被恶意盗刷的风险。本文在刷写流程中,安全访问算法的密钥使用了ECDH算法进行密钥协商算法,实现了安全访问一次一密,保证每次安全访问的密钥都不一样,防了安全访问过程密钥泄露的风险,保证了刷写过程的安全性。

基于数字签名和文字识别技术的高校成绩管理系统的设计研究

随着教育技术的不断发展,网络课程已经成为高校课程的重要组成部分。然而当前的高校成绩管理系统无法获取学生在所有网络课程平台的成绩,需要管理人员人工认定课程成绩。本文通过需求分析、系统设计以及采用数字签名等关键技术,设计了一个高校成绩管理系统。该系统基于数字签名和文字识别技术,可以有效地解决差异化网络教学资源平台成绩认证问题。

数字签名技术在招投标信息管理系统中的应用

阐述数字签名技术的原理、操作流程、特点和优势。探讨数字签名技术在满足电网招投标信息管控平台方面的需求。案例分析包括信息认证、完整性保护和不可抵赖性保证。

基于智能合约和数字签名的马铃薯种薯防窜溯源研究

随着区块链技术在农产品溯源领域研究的不断发展,农产品的质量安全得到有效保障。由于我国马铃薯种薯生产过程复杂、实物形态差异化明显、每个环节的生产周期长、品种繁多等原因,所有生产环节的溯源数据共享难度大,容易发生种薯品种、等级等窜货问题,种薯生产溯源无法得到切实保障,生产基地及相关监管部门无法得到全部有效溯源数据,当发生窜货问题以及最终消费者进行种薯生产溯源时,责任环节定位不明确,难以准确找到责任生产环节及相关责任人等问题源头。基于上述问题,提出了基于智能合约和数字签名的马铃薯种薯防窜溯源模型,利用区块链技术不可篡改、数据透明、数据共享等特点,通过智能合约进行种薯生产全环节溯源数据的上链存储,实现种薯生产全环节溯源数据的高度共享,并将智能合约与数字签名相结合,利用公私钥对验证和智能合约高度自治的区块链网络生态环境,解决生产过程中易发生的生产窜货问题。基于Hyperledger Fabric设计面向种薯生产基地的防窜溯源模型,相关测试结果表明,该模型可以实现种薯生产溯源、防窜、窜货报警信息上链与查询等功能。种薯生产溯源数据的平均上链时间为2566 ms,平均查询时间为95 ms,报警触发与报警信息上链的平均时间为2562 ms,查询具体报警信息的平均时间为77 ms。模型综合性能较高,能够实现种薯生产全环节溯源数据的安全存储,并有效解决种薯的生产窜货问题,满足种薯生产溯源数据的上链与查询需求,完善种薯生产质量溯源保障,为防止种薯生产窜货以提高整体效率和安全溯源方面提供了借鉴和参考。

基于杂凑函数SM3的后量子数字签名

基于杂凑函数的数字签名的安全性仅依赖于其所使用的杂凑函数的抗(第二)原像攻击的强度,可以抵抗量子计算攻击,是当前后量子签名研究的热点方向之一,各标准化组织也积极对基于杂凑函数的数字签名方案进行标准化.本文利用国产杂凑函数SM3替代RFC 8554、RFC 8391和NIST SP 800-208中给出的LMS、HSS、XMSS和XMSSMT数字签名方案所使用的杂凑函数,并给出了初步的实验结果.实验结果表明,使用SM3实例化LMS和HSS是完全可行的,为后续相关标准化工作的推进提供了支撑.

基于SM9数字签名的环签名及其在区块链隐私保护中的应用

随着区块链技术的发展及应用,区块链技术在提供了不可篡改性、透明性的同时带来的隐私泄露问题也愈加严重.虽然环签名技术已被广泛应用于区块链隐私保护方案,但现有方案基于公钥基础设施体系,证书管理成本较高.另外,随着区块链系统国产化的应用需求不断增加,现有的国密算法已不能满足日益复杂的区块链应用需求.为解决这个问题,提出了一种基于SM9数字签名的常数级大小环签名方案,并在随机谕言机模型下证明了该方案满足不可伪造性和匿名性.此外,基于该环签名算法,对Hyperledger Fabric联盟链结构进行修改以实现交易方身份隐私保护.利用Miracl库测试运算耗时,分析了所提方案的计算开销和通信开销.实验分析结果表明,与现有的方案相比,所提方案在签名生成和验证方面实现了数倍的效率提升.当环成员数量大于20时,所提方案在签名通信开销上具有明显优势.