本发明专利技术提出了一种具备指定可撤销性的Schnorr环签名方法。所述方法中，系统选择生成签名和验证签名的系统参数，并生成环成员公私钥；成员利用私钥对消息进行签名；验证者根据系统公开参数和所有环成员公钥对消息签名进行验证；签名人利用指定验证人公钥发起交互式证明协议，通过该证明协议过程指定验证人可确认对方是否是真实签名人。该方法构造简洁、高效，增强了环签名方案的适用性，且实现了身份验证范围的可控，尤其适合用于匿名举报--事后奖励的应用场景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种数字签名技术，属于信息安全
，具体指的是。
技术介绍
出于公平、公正以及保护用户隐私的动机，越来越多的应用场合开始关注匿名性。环签名作为一种新型的匿名签名技术，是Rivest等人于2001年在“安全泄露秘密”的背景下提出的。它是一种特殊的面向群体的签名，不需要群的建立过程，没有群管理员，签名者只需随意选取一部分成员公钥(用于隐藏签名者身份)，再通过自己的私钥生成一个签名，这样减少了很多复杂的交互证明过程。环签名的最大特点是签名者具有无条件匿名性，即使攻击者拥有无限的计算能力，也无法追踪签名人的身份，且签名过程易于高效实现。因此，它在匿名电子选举、电子货币系统、自组织网络通信以及安全多方计算中都有广泛的应用。环签名是一种匿名技术，然而在有些情况下需要撤销其匿名性。比如在某些场合，要给泄密者(签名人)颁奖，需要真实签名人证明其身份。鉴于此问题，Lv等人于2003年提出了基于双离散对数的可验证环签名方案。2004年，GAN等人在阀下信道中嵌入认证信息，也实现了环签名的可验证。但前者大大增加了签名的复杂度，后者的实现成本较高。另外，还有人提出可转换的环签名方案。如果真实签名人需要证实其身份，他可通过泄露有关环签名的秘密信息将环签名转换为普通签名，但如此一来任何验证者都可获得其身份信息，身份暴露的范围将不可控。下面首先对相关概念进行说明:1.单向陷门函数(Trap-door oneway function)`单向陷门函数ft(x):D — R,是一个单向函数，即对任意的χ e D,容易计算,而对几乎所有R中的值，求逆困难。但是，如果知道陷门信息t，则对所有的y e R，容易计算满足 y=ft (χ)的 χ e D。2.DL(Discrete Logarithm)困难问题假定定义I给定素数q及有限域Fq，g是^;的一个生成元，对于任意的A e l!F:，求解惟一的整数a〈q,满足h=ga。本专利技术中方案的安全性是基于单向函数的性质和DL问题的难解性。下面将说明方案基于的Schnorr环签名。首先给出Schnorr环签名的简单流程图，附图说明图1。Schnorr环签名方案具备系统参数及密钥生成模块、签名模块、验证模块。1.系统参数及密钥生成模块首先系统选取大素数p，q使得q|p_l，且q彡2k，其中k是方案的安全参数。选取Z中的q阶生成元g，以及抗碰撞的散列函数丑():!0,1Γ χ {O, I)* -> Z；。令所有环成员为I1,I2,…，In,每个成员Ii选取其私钥4 e Z*，则相应的公钥为JZi modi 。综上所述，系统的公开参数为params= (p, q, g, H),环成员的公私钥集合为{ (xi，Yi) i = 1,2,..., rJ。2.签名模块为了生成消息m的签名，真实签名人Is，s e {1，2，…，η}执行以下步骤:对所有i e {1，2，…，n}，i古s,在 < 中随机选择两两不同的ai;并计算Ri 腦# , i # s ;另随机选择a e Zq,并计算尺mo却，若艮=1或Rs=Ri (i关s)，则重新选择a ;计算σ = 〃 + Σ 4 H () mod (i ■则消息m的环签名为(m, R1, R2,…，Rn, h” h2,…，hn, σ ),其中 h^H(m, Ri), I 彡 i 彡 η。注:(h1； h2,…，hn)可由签名中其余部分求得，故不必出现在最终签名中。3.验证模块验证者计算Iii=H(m, Ri),并验证等式=R1 R2 -...-Rn - jf* -J*2....yh mod是否成立。成立，则签名有效；反之，签名无效。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，针对已有同类方案存在的缺陷，根据匿名举报一事后奖励的应用需求，提出,该方法基于Schnorr环签名，结合指定确认者签名和指定验证者证明，具有签名确认过程，使得签名人可向指定的验证方证实其身份，且验证方不能向其他人证明签名人的身份；在随机预言机模型下具有无条件匿名性，不可伪造性 和不可传递性；在效率和功能性上均有显著提高，构造简洁、闻效。本专利技术为解决上述技术问题，采用如下技术方案:，所述方法包括系统参数及密钥生成模块、签名模块、验证模块、身份确认模块四个部分；所述系统参数及密钥生成模块中，系统选择生成签名和验证签名的系统参数，并生成环成员公私钥；所述签名模块中，成员利用私钥对消息进行签名；所述验证模块中，验证者根据公开的系统参数和所有环成员公钥对消息签名进行验证；所述身份确认模块中，签名人利用指定验证人公钥发起交互式证明协议，通过该证明协议过程指定验证人可确认对方是否是真实签名人；各模块及具体操作步骤如下:A.系统参数及密钥生成模块首先系统选取两个大素数P，q，q使得q I p-1，且q彡2k，其中k是预先设定的方案安全参数；选取<中的两个q阶生成元g，h，以及抗碰撞的散列函数():{0， Γχ{0，1!、7带加密的散列函数FO ;令所有环成员为I1, I2,…，In，每个成员Ii选取其私钥A G K，则相应的公钥为J，, = gx.mod P ； η为环成员数；贝U，系统的公开参数为params=(p,q, g, h, H, F),环成员的公私钥集合为Kxi, Y^i }.=1，2，…，η」，B.签名模块为了生成消息m的签名，真实签名人Is，s e {1，2，…，η}执行以下步骤:步骤1:随机选取《，V e $并计算 athamodp, b*= (a*) vmodp ；步骤2:随机选取《 G Z9并计算 U= (a*) umodp, Θ =u+vF (m | | a*, U) modq ；步骤3:将a+v分成η个片段；具体的，成员Is为其余环成员IiQ幸s)分别选取I个随机元素本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具备指定可撤销性的Schnorr环签名方法，其特征在于，所述方法包括系统参数及密钥生成模块、签名模块、验证模块、身份确认模块四个部分；所述系统参数及密钥生成模块中，系统选择生成签名和验证签名的系统参数，并生成环成员公私钥；所述签名模块中，成员利用私钥对消息进行签名；所述验证模块中，验证者根据公开的系统参数和所有环成员公钥对消息签名进行验证；所述身份确认模块中，签名人利用指定验证人公钥发起交互式证明协议，通过该证明协议过程指定验证人可确认对方是否是真实签名人；各模块及具体操作步骤如下：A.系统参数及密钥生成模块首先系统选取两个大素数p,q，q使得q|p‑1，且q≥2k，其中k是预先设定的方案安全参数；选取整数群中的两个q阶生成元g,h，以及抗碰撞的散列函数带加密的散列函数F()；令所有环成员为I1,I2,...Ii,…,In，每个成员Ii选取其私钥则相应的公钥为n为环成员数；则，系统的公开参数为params=(p,q,g,h,H,F)，环成员的公私钥集合为{(xi,yi)i＝1,2，…，n}；B.签名模块为了生成消息m的签名，真实签名人Is,s∈{1,2,…,n}执行以下步骤：步骤1：随机选取并计算a*=hamodp,b*=(a*)vmodp；步骤2：随机选取并计算U=(a*)umodp,θ=u+vF(m||a*,U)modq；步骤3：将a+v分成n个片段；具体的，成员Is为其余环成员Ii,i≠s分别选取1个随机元素并确定自身的片段 a s = ( ( a + v ) - Σ i = 1 , i ≠ s n a i ) mod q ; 步骤4：对所有i≠s，计算步骤5：计算 R s = g a s Π i ≠ s y i - H ( m , R i ) mod p ; 步骤6：计算 σ = Σ i = 1 n a i + x s H ( m , R s ) = a + v + x s H ( m , R s ) mod q ; 步骤7：对消息m的签名是(m,R1,…,Rn,σ,a*,b*,U,θ)；C.验证模块对于给定的消息m和相应的签名，验证者首先检测关键参数a*,b*是否按要求生成，接着再验证签名的有效性；具体操作步骤如下：步骤8：检查等式modp是否成立；若成立，则执行下一步；反之则签名无效；步骤9：对所有1≤i≤n，计算hi=H(m,Ri)；步骤10：检查等式 g σ = R 1 · R 2 · . . . · R n · y 1 h ...
【技术特征摘要】
1.一种具备指定可撤销性的Schnorr环签名方法，其特征在于，所述方法包括系统参数及密钥生成模块、签名模块、验证模块、身份确认模块四个部分；所述系统参数及密钥生成模块中，系统选择生成签名和验证签名的系统参数，并生成环成员公私钥；所述签名模块中，成员利用私钥对消息进行签名；所述验证模块中，验证者根据公开的系统参数和所有环成员公钥对消息签名进行验证；所述身份确认模块中，签名人利用指定验证人公钥发起交互式证明协议，通过该证明协议过程指定验证人可确认对方是否是真实签名人；各模块及具体操作步骤如下: A.系统参数及密钥生成模块 首先系统选取两个大素数P，q，q使得q|p_l，且q彡2k，其中k是预先设定的方案安全参数；选取整数群C中的两个q阶生成元g，h，以及抗碰撞的散列函数/y():{0,l}*x{0,ir^Z；，带加密的散列函数FO ;令所有环成员为I1, I2，…Ii,…，In，每个成员Ii选取其私钥A e zI，则相应的公钥为.V, = ^λ: mod P ； η为环成员数； 贝1J，系统的公开参数为params=(p, q, g, h, H, F),环成员的公私钥集合为Kxi, Y^i = }.1，2，..., nJ ， B.签名模块 为了生成消息m的签名，真实签名人Is，s e {1,2,-,η}执行以下步骤:步骤 1:随机选取12，v e 并计算 athamodp, b*= (a*) vmodp ；步骤 2:随机选取w e 并计算 U= (a*) umodp, Θ =u+vF (m | | a*, U) modq ； 步骤3:将a+v分成η个片 段；具体的，成员Is为其余环成员Ii, i古s分别选取I个随(ηΛ机元素 ，并确定自身的片段4= (a + v)- E σ, modq; ...
【专利技术属性】
技术研发人员：王志坚，吕鑫，傅晓，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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