本发明专利技术涉及一种用于产生Merkle树签名方案认证路径的新方法，该方法利用完全二叉树的性质,以及双栈结构，获取Merkle签名树中叶子节点的认证路径。本发明专利技术的方法不仅适合于完全二叉树，也适合于其它的认证树，比如H-CRT（Huffman?Certification?Revocation?Tree）树，该方法简单、明了、可行性好。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，该方法利用完全二叉树的性质,以及双栈结构，获取Merkle签名树中叶子节点的认证路径。本专利技术的方法不仅适合于完全二叉树，也适合于其它的认证树，比如H-CRT（Huffman?Certification?Revocation?Tree）树，该方法简单、明了、可行性好。【专利说明】—种用于产生Merkle树签名方案认证路径的新方法
本专利技术涉及信息安全领域，特别是涉及，应用于数字签名领域。
技术介绍
数字签名是安全通信应用中不可缺少的部分。以往的数字签名机制，如DSA(Digital Signature Scheme)签名机制和RSA签名机制依赖于解决离散对数问题和大因子分解问题的困难性。目前，还没有解决这些困难问题的有效办法。但这并不意味着没有解决这些问题的算法存在，而且，在量子计算机存在的情况下已有相关算法能解决这些困难问题。因此，在DSA签名机制和RSA签名机制不再安全的情况下有必要提出新的签名机制。Merkle签名机制正是这样的签名方案。Merkle签名机制是依赖于安全hash函数的一次签名机制。一次签名机制存在的主要问题是密钥的管理。因此，1979年Merkle提出了 Merkle签名方案MSS(MerkleSignature Scheme),该方案中只需一个公钥就可实现多个消息的签名。怎样有效地求得各叶子节点的认证路径是Merkle签名方案中非常重要的一环。目前，认证路径节点值计算使得Merkle签名方案效率低下，并且认证路径节点值庞大的计算量也使Merkle签名方案很难应用于实际。如图1所示，若有8个消息A8..A15需要签名，Merkle签名方案的思想是根据这8个消息的hash值作为叶子节点构建完全二叉树，内部节点是其左右孩子节点值级联后的hash值。根节点的值Ii1即为签名机制的公钥。如图2所示，叶子节点Node11对应消息m的签名为sig=(sig’ I Node1 NodeE |Nodec)。其中，sig’即为消息m的hash值,斜线节点定义为叶子节点Nodea的认证路径节点，它是叶子节点Nodea到根节点NodeA路径上各节点的兄弟节点。怎样有效地求得各叶子节点的认证路径是Merkle签名方案中非常重要的一环。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种新的方法用于产生Merkle树签名方案的认证路径。本专利技术根据完全二叉树的性质，利用双栈结构，获取Merkle签名树中叶子节点的认证路径。本专利技术的目的可以通过以下措施来达到:，包括以下步骤:首先设置两个栈,分别为stackNode和stackAuth,并将所述两栈初始化为空栈，分别用于存储签名树中的当前访问的节点及其认证路径节点，并将栈中的当前访问节点和认证路径节点分别设置一个标志位flag，用于记录栈中节点的左右孩子是否已经入栈。当标记为O时表示其孩子节点未曾入栈，当标记为I时表示其孩子节点已经入栈，执行如下的步骤: 第一步，将Merkle签名树的根节点左右孩子节点分别入栈stackNode和stackAuth,并设进栈元素的flag标志为O ;第二步，判断栈stackNode是否为空？若不为空则进行第三步，若为空，则结束；第三步，获取stackNode栈中的栈顶元素curNode,判断curNode是否为内部节点？若是，则进行第四步，否则进行第五步；第四步，判断curNode节点的flag标志？(I)若curNode节点的flag标志为0，则其对应的左右孩子分别进栈，并设置curNode节点的flag标志为I,跳转到第二步；(2)若curNode节点的flag标志为I,则判断curNode节点与另一栈stackAuth的栈顶节点即stackAuth.Top O的关系？(a)若 curNode 节点的右兄弟为 stackAuth.Top (),则两栈 stackNode 和stackAuth 的栈顶兀素交换位置，即 stackNode.Top O〈一>stackAuth.Top O ;(b)若curNode节点是stackAuth.TopO的右兄弟，则两栈栈顶元素出栈，即stackNode.pop O，并且 stackAuth.pop O，跳转到第二步；第五步,输出stackAuth栈中的全部节点，这些节点即为curNode节点的认证路径上的所有节点，并判断curNode节点与stackAuth栈栈顶元素的关系？(I)若stackAuth栈栈顶元素即stackAuth.Top O是curNode节点的右兄弟，则两栈 stackNode 和 stackAuth 的栈顶兀素交换位置，即 stackNode.Top () <—>stackAuth.Top O ；(2)若curNode节点的右兄弟为为空，则两栈stackNode和stackAuth的栈顶元素出栈，即 stackNode.pop O , stackAuth.pop ()，跳转到第二步。当前访问的节点curNode是叶子节点时，stackAuth中存储的节点即为该叶子节点的认证路径。当前访问的节点curNode是内部节点时，stackAuth中存储的节点即为该内部节点的认证路径。本专利技术相比现有技术具有如下优点:1.不仅适合于完全二叉树，也适合于其它的认证树，比如H-CRT (HuffmanCertification Revocation Tree)树和 Skew Merkle 树。方法简单明了，很容易理解。2.利用两个栈实现认证路径节点的输出，效率高，可行性好。【专利附图】【附图说明】图1.是Merkle签名方案中签名树的建立示意图。图2.是签名树中叶子节点H及其认证路径示意图。图3.是本专利技术stackNode栈的栈顶元素为内部节点，且flag标志为O时的变化示意图。图4.是本专利技术stackNode栈的栈顶元素为内部节点，flag标志为1、右兄弟节点是stackAuth栈栈顶元素时的变化示意图。图5.是本专利技术stackNode栈的栈顶元素为内部节点，flag标志为1、是stackAuth栈栈顶元素的右兄弟时的变化示意图。图6.是本专利技术stackNode栈的栈顶元素为叶子节点，首先输出叶子节点的所有认证路径节点，叶子节点的右兄弟节点是stackAuth栈栈顶元素时的变化示意图。图7.是本专利技术stackNode栈的栈顶元素为叶子节点，首先输出叶子节点的所有认证路径节点，叶子节点没有右兄弟时的变化示意图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术进行详细说明，图中当前访问的叶子节点用菱形表示，入stackNode栈中的节点用点填充表示,入stackAuth栈中的节点用斜线填充表示。本专利技术一种新的Merkle树签名方案认证路径产生方法实施步骤通过以下部署可以达到:首先设置两个栈stackNode和stackAuth,初始化为空栈,分别用于存储签名树中的当前访问的节点及其认证路径节点。设置一个标志位flag，用于记录栈中节点的左右孩子是否已经入栈。当标记为O时表示其孩子节点未曾入栈，当标记为I时表示其孩子节点已经入栈。第一步，将Merkle签名树的根节点左右孩子节点分别入栈stackNode和stackAuth,并设进栈元素的flag标本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于产生Merkle树签名方案认证路径的新方法，其特征在于：包括以下步骤:首先设置两个栈，分别为stackNode和stackAuth,并将所述两栈初始化为空栈，分别用于存储签名树中的当前访问的节点及其认证路径节点，并将栈中的当前访问节点和认证路径节点分别设置一个标志位flag，用于记录栈中节点的左右孩子是否已经入栈，当标记为0时表示其孩子节点未曾入栈，当标记为1时表示其孩子节点已经入栈，执行如下的步骤：第一步，将Merkle签名树的根节点左右孩子节点分别入栈stackNode和stackAuth，并设进栈元素的flag标志为0；第二步，判断栈stackNode是否为空？若不为空则进行第三步，若为空，则结束；第三步，获取stackNode栈中的栈顶元素curNode，判断curNode是否为内部节点？若是，则进行第四步，否则进行第五步；第四步，判断curNode节点的flag标志？（1）若curNode节点的flag标志为0，则其对应的左右孩子分别进栈，并设置curNode节点的flag标志为1，跳转到第二步；（2）若curNode节点的flag标志为1，则判断curNode节点与另一栈stackAuth的栈顶节点即stackAuth.Top()的关系？(a)若curNode节点的右兄弟为stackAuth.Top(),则两栈stackNode和stackAuth的栈顶元素交换位置，即stackNode.Top()stackAuth.Top()；(b)若curNode节点是stackAuth.Top()的右兄弟,则两栈栈顶元素出栈，即stackNode.pop()，并且stackAuth.pop()，跳转到第二步；第五步，输出stackAuth栈中的全部节点,这些节点即为curNode节点的认证路径上的所有节点，并判断curNode节点与stackAuth栈栈顶元素的关系？(1)若stackAuth栈栈顶元素即stackAuth.Top()是curNode节点的右兄弟，则 两栈stackNode和stackAuth的栈顶元素交换位置，即stackNode.Top()stackAuth.Top()；(2)若curNode节点的右兄弟为为空,则两栈stackNode和stackAuth的栈顶元素出栈，即stackNode.pop()，stackAuth.pop()，跳转到第二步。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭双和，韩臻，刘吉强，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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