前向安全的不可拆分数字签名方法

摘要

本发明公开了一种前向安全的不可拆分数字签名方法，该方法中包括算法有：密钥生成算法KGen，密钥升级算法KUpd，不可拆分签名方法生成算法UndSigFunGen，不可拆分签名算法FSUndSig，不可拆分签名验证算法FSUndVrfy，签名算法Sign，验证算法Vrfy。本发明在白盒攻击环境下，可实现前向安全的不可拆分数字签名。整个方案中，移动代理不需要携带私有密钥当它们产生的数字签名代表原始签名，因此私钥将不会受到影响。加密的功能与原始签署者的要求相结合，所以签名算法的误操作可被防止。该方案并不需要专门的密钥分发机构，同时即便签名者被攻破，该方案仍具有前向安全性。

主权项

一种前向安全的不可拆分数字签名方法，其特征在于，它包括八个步骤如下： 步骤1.某客户在一台客户端计算机上完成购物，随即，计算机生成移动代理，之后客户端计算机根据规定好的安全级别下(输入需要的安全指数k)运行算法1.，算法定义如下 算法1.密钥生成算法：KGen(1^k)输入总共的时间片段数T和1^k当k∈□(□为自然数)时一个安全参数，算法输出公共密钥设置以及初始密钥S₀；Ω中G₁是一个阶为q乘法循环群，G₂同样是一个阶为q的乘法循环群；G和P是G₁和G₂各自的固定生成元；是一个线性映射，将G₁和G₂中的元素先做笛卡尔积，然后映射到G_T中的元素上；和H₂:{0,1}^*→G₁是两个特殊的哈希映射，作用就是分别将任意二进制数值映射到和G₁，是以质数q为阶且无零元的整数加法群；定义：在(G₁,G₂)上的判定Diffie‑Hellman问题(co‑DDH)：给出P,P^a∈G₂和Y,Y^b∈G₁作为输入，如果a＝b那么输出yes，否则输出no；当输出为yes时，称(P,P^a,Y,Y^b)是一个Diffie‑Hellman元组(co‑DHT)； 将全局设定Ω存储在U₀，也就是公钥元素携带着全局信息； KGen(1^k)算法完成，输出公钥U₀和初始密钥S₀，进行下一步； 步骤2然后客户端向算法2输入公钥U₀、初始密钥s₀、CERT_j和当前时间片j，然后运行算法2，其定义如下： 算法2. KUpd(s_j‑1,CERT_j,j,U₀) BEGIN <U₀′,j′,U_j′,Λ_j>←CERT_jreturn  ⊥  //abort erase  s_j‑1return  s_jEND 抹除S₀后，算法返回S₁，进行下一步； 步骤3.客户端完成交易，准备发送移动代理进行交易； 如果当前密钥过期执行步骤4，否则执行步骤5； 步骤4.客户端以上一时期密钥S_j‑1，当前时期j，公钥U₀以及算法1生成的CERT_j为输入，重新运行KUpd，得到下一时间段密钥S_j，进行下一步； 步骤5.客户端以REQ_C||ID_C,s_j,CERT_j为输入，其中REQ_C||ID_C是客户需求和用户ID属于敏感数据运行算法3，其定义如下： 算法3. UndSigFunGen(REQ_C||ID_C,s_j,CERT_j) Begin H←H₂(REQ_C||ID_C)； End 输出使代理携带；随后客户端运行算法6为代理敏感数据签名，输入为敏感数据、当前时间片段j 以及当前密钥S_j，算法定义如下 算法6. Sign(s_j,j,Msg) Begin return  σ_jEnd 输出为j时期的签名，同样使代理携带；进行下一步 步骤6.商店接收到代理，先用算法7检验代理的合法性，即检验σ_j，输入为公钥、签名消息、签名和当前时期，算法定义如下： 算法7. Vrfy(U₀,σ,j,Msg) Begin <CERT_j,σ′>←σ；<U₀′,j′,U_j′,Λ_j>←CERT_jIf(U₀≠U₀′)  return  0 If(j≠j′)  return  0 Else  return  1 End 如果输出为0，退出交易 如果输出为1，判断是否代理继续在商店间迁移，如果需要，重复该步骤，即进行步骤6；否则进行步骤7； 步骤7.在此，商店已经做出最终决策，如果完成交易，那么生成CONTRACT和其他交易信息作为输入，运行算法4，定义如下： 算法4. UndSig(Msg) Begin h＝H₁(Msg) End 输出为最终的不可拆分签名，在此记为Z。保存到代理中，然后使代理迁移回到客户端，进行下一步。 步骤8.客户端收到交易完成的代理，以U₀,Z,j,Msg,REQ_C||ID_C为输入，其中Msg为CONTRACT和其他交易信息，运行算法5检验Msg的合法性，算法定义如下： 算法5. UndVrfy(U₀,Z,j,Msg,REQ_C||ID_C) Begin <<CERT_j,Z′>,j>←Z；<U₀′,j′,U_j′,Λ_j>←CERT_jIf(U₀≠U₀′)  return  0 If(j≠j′)  return  0 If(Msg does not satisfy REQ_C)  return  0 else  return  1 End 如果算法输出为0，则终止交易； 否则输出为1，完成交易。 如果用户仍需要交易，直接跳到步骤3。