[发明专利]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(1k)：输入总共的时间片段数T和1k当(为自然数)时一个安全参数，该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GT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,Pa∈G2和Y,Yb∈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,Pa,Y,Yb)是一个Diffie‑Hellman元组(co‑DHT)；将公共密钥设置Ω存储在U0，也就是公钥元素携带着全局信息；KGen(1k)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、CERTj和当前时间片j，然后运行算法2，其定义如下：算法2.KUpd(sj‑1,CERTj,j,U0)BEGIN<U0',j',Uj',Λj>←CERTjsj←H1(sj-1);Uj←Psj]]>If(e^(Λj,P)≠e^(H2(U0,j,Uj),U0))]]>return⊥//aborterase sj‑1return sjEND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sj‑1，当前时期j，公钥U0以及算法1生成的CERTj为输入，重新运行KUpd，得到下一时间段密钥sj，进行下一步；步骤5.客户端以REQ_C||IDC,sj,CERTj为输入，其中REQ_C||IDC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||IDC,sj,CERTj)BeginH←H2(REQ_C||IDC)；K←Hsj]]>setupfSignedj(x)=<<CERTj,Kx>,j>]]>returnfSignedj(·)]]>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sj，算法定义如下算法6.Sign(sj,j,Msg)Beginσ′←H2(Msg)sj;σ←<CERTj,σ′>;σj←<σ,j>]]>return σjEnd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σj，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<CERTj,σ'>←σ；<U0',j',Uj',Λj>←CERTjIf(U0≠U0') return 0If(j≠j') return 0If(e^(Λj,P)≠e^(H2(U0,j′,Uj′),U0))return0]]>If(e^(σ′,P)≠e^(H2(Msg),Uj))return0]]>Else return 1End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)Beginh＝H1(Msg)returnfSignedj(h)]]>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||IDC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||IDC)Begin<<CERTj,Z'>,j>←Z；<U0',j',Uj',Λj>←CERTjIf(U0≠U0')return 0If(j≠j')return 0If(Msg does not satisfy REQ_C) return 0If(e^(Λj,P)≠e^(H2(U0′,j′,Uj′),U0))return0]]>If(e^(Z′,P)≠e^(H2(REQ_C||IDC)H1(Msg),Uj))return0]]>else return 1End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。