基于离散对数的有向传递签名方法

摘要

本发明提出了基于离散对数的有向传递签名方法，所述方法包括系统设置、节点添加、节点删除、边签名运算、边签名合成、边签名验证、Hash运算、在线任务分配过程；所述Hash运算器将节点的秘密标签进行哈希运算后返回给节点添加器；节点删除器删除指向的节点，使节点从图中脱离；在线任务分配器处理签名或传递消息及发送请求。边签名运算器，边签名合成器，边签名验证器分别处理图中指定边的签名，不相邻边的签名合成和验证边签名的正确性。本发明利用节点秘密值构造出了方向状态函数，系统而又简单的标明了复杂有向图节点之间的方向关系，从而成功地构造了一个针对复杂有向图的有向传递签名方法，有效的解决了公开问题。

主权项

基于离散对数的有向传递签名方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤A，系统参数生成：选择大素数p和q，满足2^k'‑1≤p<2^k'，q∣(p‑1)，其中k'为安全参数，|表示整除；选择两个生成元使得他人求h关于基g的离散对数计算上不可行的，其中表示集合{1,2,…,p‑2,p‑1}；随机选择作为私钥ssk，计算spk＝g^xmodp，公布tpk＝(p,q,g,spk)作为公钥；步骤B，建立新节点：为了添加新节点，利用签名算法TSign维持状态(V,l(i),Y(i),Σ(i),Δ(i))表示复杂有向图节点之间的映射关系和方向关系；其中，是节点集，N是正整数集；函数l(i)：映射节点i∈V到一个秘密的标签值$l_i\in Z_N^{*}=\{1,2,...,N-2,N-1\};$函数Y(i)：映射节点i∈V到一个公开的标签值Y_i；函数Σ(i)：表示节点i∈V与标签值Y_i级联后的值i||Y_i在密钥ssk下的标准签名，函数值记为Σ_i，其中符号||表示两个字符串级联；函数Δ(i)：表示节点i与相邻节点的方向状态关系，凡是指向节点i的节点，其秘密值都通过hash函数映射后存储在节点i的方向状态函数值Δ_i中；其步骤如下：步骤B‑1：在线任务分配器向节点添加器申请添加新的节点，并传输此节点的父节点集合；步骤B‑2：节点添加器将新节点的父节点集合所有秘密标签值传输给HASH运算器，询问相应的哈希值；步骤B‑3：HASH运算器对每个标签值l_k计算hash(l_k)，并存储在节点i的方向状态函数值Δ_i中，节点k是节点i的父节点；将Δ_i返回给节点添加器；步骤B‑4：节点添加器将节点计数加1，V←V∪{i}，随机选择秘密标签值并计算Σ_i←SSign(ssk,(i||Y_i))，即以密钥ssk作为输入，使用标准签名算法SSign对i||Y进行签名；对节点i的任意父节点的秘密标签值l_k，询问HASH运算器得到hash(l_k)，那么i节点的方向状态函数值为Δ_i＝(hash(l₁),…,hash(l_t))；公布节点i的签名值C_i给在线任务分配器C_i＝(i,Y_i,Σ_i,Δ_i)；步骤C，删除节点：其过程如下：步骤C‑1：在线任务分配器传递需要删除的节点的编号给节点删除器；步骤C‑2：节点删除器执行，其过程如下：设n为已经建立的节点数，将n减1；V←V/{i}，即从节点集合V中删除一个节点i；删除随机选择秘密标签值l_i，以及节点i的签名值C_i＝(i,Y_i,Σ_i,Δ_i)；更新节点i指向的节点的方向状态函数，即把节点i指向节点的方向状态函值里面存储的hash(l_i)删去；删除一切跟节点i有关的边的签名；步骤D，边签名：步骤D‑1：边签名运算器，其过程如下：首先判定边(i,j)的方向关系，如果节点j的方向状态函数值里有一个值等于hash(l_i)，则边(i,j)的方向关系是i指向j；如果节点i的方向状态函数值里有一个值等于hash(l_j)，则边(i,j)的方向关系是j指向i；如果边(i,j)的方向关系是i指向j，TSign发布3元组σ＝(C_i,C_j,δ)，σ＝(C_i,C_j,δ)作为边(i,j)的签名给在线任务分配器，其中δ＝(l_i‑l_j)modq；步骤D‑2：如果节点j的方向状态函数值里没有值等于hash(l_i)，并且节点i的方向状态函数值里没有值等于hash(l_j)，那么这两个节点则不是相邻节点，则转向步骤F，调用签名合成运算器；步骤E，边签名验证：步骤E‑1：在线任务分配器将待验证消息签名发送给验证者；步骤E‑2：边签名验证器，其过程如下：给定输入tpk＝(p,q,g,spk)，节点i,j的签名值和边(i,j)的签名σ，任何人可通过验证下面的规则来验证(i,j)的签名：如果SVf(spk,i||Y_i,Σ_i)＝1且SVf(spk,j||Y_j,Σ_j)＝1，返回1，否则返回0，其中SVf表示标准签名验证算法；如果Y_i(Y_j)^‑1＝g^δmodp，返回1，否则返回0；如果同时满足上述验证过程则返回1，否则返回0；步骤F，合成边签名：边签名合成器，其过程如下：给定节点i,j,k的签名值和边(i,j)的签名(C_i,C_j,δ₁)，边(j,k)的签名(C_j,C_k,δ₂)，计算边(i,k)的签名(C_i,C_k,δ₃)，其中，δ₃＝δ₁+δ₂，δ₁＝(l_i‑l_j)modq，δ₂＝(l_j‑l_k)modq。