專利名稱：一種數(shù)字簽名及其驗(yàn)證方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息安全領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字簽名及其驗(yàn)證方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
非對(duì)稱密碼算法是網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)，一般的非對(duì)稱密碼算法，如RSA、DSA (Digital Signature Algorithm，數(shù)字簽名算法)等，需要在互聯(lián)網(wǎng)上添加額外的管理機(jī)制，來(lái)維護(hù)和傳輸公鑰信息。目前，研究人員提出了基于身份的非對(duì)稱密碼算法。在這種密碼算法中，公鑰就是網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的標(biāo)識(shí)，如IPv4/IPv6地址、Email地址等。這樣便避免了增加額外機(jī)制帶來(lái)的部署代價(jià)和帶寬、存儲(chǔ)開(kāi)銷。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題基于身份的非對(duì)稱密碼算法往往要求整個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享同一個(gè)主密鑰，這不可避免地引起了密鑰托管問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決密鑰托管問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種數(shù)字簽名及其驗(yàn)證方法和系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下一種數(shù)字簽名及其驗(yàn)證方法，所述方法包括確定多個(gè)域中各域的公共系統(tǒng)參數(shù)；對(duì)于多個(gè)域中的任一域確定域內(nèi)主密鑰，并根據(jù)所述主密鑰和所述公共系統(tǒng)參數(shù)確定域內(nèi)公共參數(shù)；根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)和所述主密鑰，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰及其相應(yīng)的私鑰；根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)，使用所述公鑰和所述私鑰對(duì)消息進(jìn)行簽名；根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)、所述域內(nèi)公共參數(shù)、和所述公鑰對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證。一種數(shù)字簽名及其驗(yàn)證系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括驗(yàn)證設(shè)備和被驗(yàn)證設(shè)備；所述被驗(yàn)證設(shè)備包括公共參數(shù)確定模塊、域內(nèi)參數(shù)確定模塊、密鑰確定模塊、和簽名模塊；所述驗(yàn)證設(shè)備包括公共參數(shù)確定模塊、域內(nèi)參數(shù)確定模塊、和驗(yàn)證模塊；所述公共參數(shù)確定模塊，用于確定多個(gè)域中各域的公共系統(tǒng)參數(shù)；所述域內(nèi)參數(shù)確定模塊，用于對(duì)于多個(gè)域中的任一域確定域內(nèi)主密鑰，并根據(jù)所述主密鑰和所述公共系統(tǒng)參數(shù)確定域內(nèi)公共參數(shù)；所述密鑰確定模塊，用于根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)和所述主密鑰，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰及其相應(yīng)的私鑰；所述簽名模塊，用于根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)，使用所述公鑰和所述私鑰對(duì)消息進(jìn)行簽名；所述驗(yàn)證模塊，用于根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)、所述域內(nèi)公共參數(shù)、和所述公鑰對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是每個(gè)域都有不同的主密鑰，每個(gè)域獨(dú)立地為域內(nèi)設(shè)備分配私鑰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)簽名和驗(yàn)證，無(wú)須整個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享一個(gè)主密鑰，解決了密鑰托管問(wèn)題。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的數(shù)字簽名及其驗(yàn)證方法流程圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的數(shù)字簽名及其驗(yàn)證系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實(shí)施例1參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例提供了一種數(shù)字簽名及其驗(yàn)證方法，該方法包括101 確定多個(gè)域中各域的公共系統(tǒng)參數(shù)；本步驟具體包括步驟1011-1015 1011 選擇間隙迪菲赫爾曼群(Gap Diffie-Hellman Groups)G, G的階為大素?cái)?shù) 1，G同時(shí)是一個(gè)加法循環(huán)群，G的生成元為P。1012 選擇乘法循環(huán)群GT。1013 選擇映射e =GXG — GT，表示將G中的任意兩個(gè)元素映射成Gt中的一個(gè)元素，映射e滿足下列條件雙線性:VQ,R E G且α, e Z/權(quán)，e(aQ，bR) = e(Q, R)ab成立，即任取G中的兩個(gè)
元素Q，R，以及任取模1的完全同余類中的兩個(gè)元素a，b，關(guān)系式e (aQ, bR) = e (Q，R) &成立，則滿足雙線性。非退化性-.BQ1R E G,滿足e(Q，R)興1，其中，Gt的單位圓記為1，即G中的任意兩個(gè)元素都不能映射為一個(gè)單位圓，則滿足非退化性。計(jì)算有效性對(duì)νρ,e仏存在計(jì)算6(0，1 )的有效算法，即對(duì)于G中的任意兩個(gè)元素，如果存在計(jì)算e (Q，R)的有效算法，則滿足計(jì)算有效性。1014 選擇兩個(gè)雜湊函數(shù)第一雜湊函數(shù)和第二雜湊函數(shù)。第一雜湊函數(shù)XG 一表示將{0，1}*中的任一元素和G中的任一元素映射成(z/wzy中的一個(gè)元素。其中，{0，1}*表示0，1組成的字符串，(z/wzy表示模1 的完全同余類去掉與0模1同余之后的剩余元素。第二雜湊函數(shù)H2 {0，1}* — G*，表示將{0，1}*中的任一元素映射成G*中的一個(gè)元素。其中，{0，1}*表示0，1組成的字符串，G*表示把G中的單位圓(記為0)去掉之后的剩余元素。
1015 定義公共系統(tǒng)參數(shù)為 π s = (G，GT, 1，P，e，H1, H2)，即 G，Gt, 1，P，e，H1, H2 這些參數(shù)的集合為公共系統(tǒng)參數(shù)ns。102:對(duì)于多個(gè)域中的任一域確定域內(nèi)主密鑰，并根據(jù)主密鑰和公共系統(tǒng)參數(shù)確定域內(nèi)公共參數(shù)；對(duì)于任一域i，域運(yùn)營(yíng)人員隨機(jī)選擇主密鑰Si e z/wz，即隨機(jī)從z/wz中選擇一個(gè)元素作為域i的主密鑰Si。根據(jù)氏=SiP,確定域內(nèi)公共參數(shù)，其中，Ri為域內(nèi)公共參數(shù)，Si為域i的主密鑰， P為公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元。定義域內(nèi)公共參數(shù)為L(zhǎng)= IRJdPRi 的集合為域內(nèi)公共參數(shù)。103:根據(jù)公共系統(tǒng)參數(shù)和所述主密鑰，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰及其相應(yīng)的私鑰；根據(jù)Qij = H2 (Idij)，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰，并根據(jù)Dij = SiH2 (Idij)，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的私鑰，其中，Idij為域i中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體j的標(biāo)簽，Si為域i的主密鑰，H2為公共系統(tǒng)參數(shù)中的第二雜湊函數(shù)，Qij為公鑰，Dij為私鑰。104 根據(jù)公共系統(tǒng)參數(shù)，使用公鑰和私鑰對(duì)消息進(jìn)行簽名；本步驟具體包括步驟2041-2044 1041 選擇隨機(jī)數(shù)Wij G Z/權(quán)，即從Z/權(quán)中選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)Wij ；1042 根據(jù)公式Uij = WijP,生成第一參數(shù)Uij ；1043 根據(jù)公式 Vij = WijQij^H1 (Iiiij, Uij) Dij,生成第二參數(shù) Vij ；其中，Hiij為消息。1044 由第一參數(shù)和第二參數(shù)組成的有序偶，作為消息Hiij的簽名ο iJt)公式表示如下σ Jj = (Uij, Vij) = (WijP, WijQij^H1 (Iiiij, UijODij)105 根據(jù)公共系統(tǒng)參數(shù)域內(nèi)公共參數(shù)、和公鑰對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證；1051 根據(jù)映射e，計(jì)算第一映射結(jié)果和第二映射結(jié)果；給定簽名ο ^ = (Uij, Vij)和消息Hiij，消息m來(lái)自于標(biāo)簽Idij,域i內(nèi)的公共參數(shù)為π i = {RJ，計(jì)算h.j = H1 Onij, Uij)，則第一映射結(jié)果為e (Qij, Uij^hijRi)，第二映射結(jié)果為 e(P，V。)。1052 判斷第一映射結(jié)果和第二映射結(jié)果是否相等，如果相等，則簽名正確，否則， 簽名不正確。具體的，如果MQij, Uij^hijRi) = e(P, Vij)成立，則簽名正確，否則，簽名不正確。為了進(jìn)一步減小密碼算法的計(jì)算和帶寬開(kāi)銷，本實(shí)施例還提供了聚合簽名和聚合驗(yàn)證功能，具體包括106:聚合簽名；對(duì)于k個(gè)簽名(Uii, Vii)，分別為⑴n，Vn)，…，⑴kk，Vkk)，設(shè)各個(gè)簽名對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽和消息依次為Idn，mn ；…;Idkk，mkk，其中Id11,…，Idkk兩兩處于不同的域內(nèi)，計(jì)算V = ZlUVii, 輸出聚合簽名σ = (U11, -,Ukk, V) 0其中，Uii為第i個(gè)簽名的第一參數(shù)，Vii為第i個(gè)簽名的第二參數(shù)，具體生成過(guò)程參見(jiàn)步驟104，這里不再贅述。107 聚合簽名驗(yàn)證；給定ー個(gè)聚合簽名σ，計(jì)算公鑰 Qii = H2(Idii), hn = H1Onii, Uii), i = 1，…，k。 當(dāng)且僅當(dāng)e(P,V) = nlUeWu.Uii +IiiiRi)吋，聚合簽名正確，否則，聚合簽名不正確。下面給出新型密碼算法中聚合簽名、聚合驗(yàn)證的正確性證明。證明.因?yàn)镚是階為1加法循環(huán)群，生成元是P，H2(IDii) e G*, i = 1,…，k，所以可以假設(shè) H2 (IDii) = BiP5Hi e (τμτγ, i = 1，…，k。則有，(l)e(P,V) = e(P, Il^1Vii) = e(P, I^1CwiiQii + H1(Ir^wiiP)Dii))= e(P,ZlUOiiH2(IDii) + H1(ITiiijWiiP)SiH2(IDii)))= e(P,l|<=1(wiiaiP + H1Cmii, wiiP)siaiP))=e(p,p(l|<=1(wiiai + H1Cmii, WiiP)^^)))因?yàn)閑 具有雙線性，即 e (aQ, bR) = e(Q, R)ab所以efp V) = e(p( D^(SiLi(WiiaitH1CmiijWiiP)Siai))(2)n|<=1e(Qii,Uii + huRi) = nlu KH2(IDii)IWiiP + H1(Ir^wiiP)SiP)= Π ^ι e(aiP, (Wii + H1Cmii, wiiP)si)P)因?yàn)閑 具有雙線性，即 e (aQ, bR) = e(Q, R)ab所以nlUeCQu.Uii +IiiiRi) = n|Ue(P,P)ai(w"+Hl(m"'w"p)Sl)= nl^-1 e(P, P)(wiiai + Hi(mii'wiip)siai)因?yàn)閑 (P，P) e GT, Gt是ー個(gè)乘法循環(huán)群，所以nlUe(Qu, Uii + huRi) = nlU e(P, p)(wiiai + H1(mii,wiiP)siai)= e(p P-J(Ir=I(Wiia^H1CmiijWiiP)Siai))由(1)和(2)可知，如果消息mn，'"，mkk或聚合簽名σ被篡改，那么必有e(P, V) Ψ nlUeWii.Uii+hiiRO成立，所以推廣后的聚合簽名和簽名驗(yàn)證算法正確。本實(shí)施例中，每個(gè)域都有不同的主密鑰，每個(gè)域獨(dú)立地為域內(nèi)設(shè)備分配私鑰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)簽名和驗(yàn)證，無(wú)須整個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享ー個(gè)主密鑰，解決了密鑰托管問(wèn)題。實(shí)施例2參見(jiàn)圖2，本實(shí)施例提供了ー種數(shù)字簽名及其驗(yàn)證系統(tǒng)，系統(tǒng)包括驗(yàn)證設(shè)備201 和被驗(yàn)證設(shè)備202 ；被驗(yàn)證設(shè)備202包括公共參數(shù)確定模塊10、域內(nèi)參數(shù)確定模塊20、密鑰確定模塊 2021、和簽名模塊2022 ；驗(yàn)證設(shè)備201包括公共參數(shù)確定模塊10、域內(nèi)參數(shù)確定模塊20、和驗(yàn)證模塊 2011 ；公共參數(shù)確定模塊10，用于確定多個(gè)域中各域的公共系統(tǒng)參數(shù)；域內(nèi)參數(shù)確定模塊20，用于對(duì)于多個(gè)域中的任一域確定域內(nèi)主密鑰，井根據(jù)主密鑰和公共系統(tǒng)參數(shù)確定域內(nèi)公共參數(shù)；密鑰確定模塊2021，用于根據(jù)公共系統(tǒng)參數(shù)和主密鑰，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰及其相應(yīng)的私鑰；
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簽名模塊2022，用于根據(jù)公共系統(tǒng)參數(shù)，使用公鑰和私鑰對(duì)消息進(jìn)行簽名；驗(yàn)證模塊2011，用于根據(jù)公共系統(tǒng)參數(shù)、域內(nèi)公共參數(shù)、和公鑰對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證。其中，公共參數(shù)確定模塊10，具體用于選擇間隙迪菲赫爾曼群，間隙迪菲赫爾曼群是ー個(gè)加法循環(huán)群，其階為一大素?cái)?shù)；選擇乘法循環(huán)群；選擇一映射，映射用于將間隙迪菲赫爾曼群中的任意兩個(gè)元素映射成乘法循環(huán)群中的ー個(gè)元素，映射滿足雙線性、非退化性、和計(jì)算有效性；選擇第一雜湊函數(shù)和第二雜湊函數(shù)，第一雜湊函數(shù)用于將{0，1ド中的任一元素和間隙迪菲赫爾曼群中的任一元素映射成(Zパzy中的ー個(gè)元素，第二雜湊函數(shù)用于將{0，1}* 中的任一元素映射成(T中的ー個(gè)元素，其中，{0，1ド表示0，1組成的字符串，(ζ/アzy表示模 1的完全同余類Z/アζ去掉與0模1同余之后的剰余元素，ば表示把間隙迪菲赫爾曼群中的単位圓去掉之后的剰余元素。其中，域內(nèi)參數(shù)確定模塊20，具體用于根據(jù)氏=SiP，確定域內(nèi)公共參數(shù)，其中，Ri為域內(nèi)公共參數(shù)，Si為域i的主密鑰，P為公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元。其中，密鑰確定模塊2021，具體用于根據(jù)Qu = H2 (Idij)，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰，并根據(jù)Du = SiH2 (Idij)，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的私鑰，其中，Idij為域i中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體j的標(biāo)簽，Si為域i的主密鑰，H2為公共系統(tǒng)參數(shù)中的第二雜湊函數(shù)，Qij為公鑰，Dij為私鑰。其中，簽名模塊2022，具體用干從Z/が中選擇ー個(gè)隨機(jī)數(shù)，Z/權(quán)為模1的完全同余類；根據(jù)公式Uij = WijP,生成第一參數(shù)，其中，Uij為第一參數(shù)，Wij為隨機(jī)數(shù)，P為公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元；根據(jù)公式Vu = QJH1 Oi^UiPDu,生成第二參數(shù)，其中，Vu為第二參數(shù)，Qu為公鑰，Dij為私鑰，H1為公共系統(tǒng)參數(shù)中的第一雜湊函數(shù)，Iiiij為消息；由第一參數(shù)和第二參數(shù)組成有序偶，將有序偶作為消息的簽名。其中，驗(yàn)證模塊2011，具體用干根據(jù)公共系統(tǒng)參數(shù)中的映射，計(jì)算第一映射結(jié)果和第二映射結(jié)果，第一映射結(jié)果 ^e (Qij, Ui^hijRi)，第二映射結(jié)果為e (P，Vij)，e為公共系統(tǒng)參數(shù)中的映射，Qij為公鑰，Uij 為第一參數(shù)，= H1 Oiiij, Uij) ,H1為公共系統(tǒng)參數(shù)中的第一雜湊函數(shù)，Hiij為消息，氏為域內(nèi)公共參數(shù)，P為公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元，Vij為第二參數(shù)；判斷第一映射結(jié)果和第二映射結(jié)果是否相等，如果相等，簽名正確，否則，簽名不正確。進(jìn)一歩，簽名模塊2022，還用于對(duì)于k個(gè)簽名(Uii, Vii),計(jì)算V = ZlUVii,輸出聚合簽名 (U11, Uii，…，Ukk, V)，其中，Uii為第i個(gè)簽名的第一參數(shù)，Vii為第i個(gè)簽名的第二參數(shù)；
驗(yàn)證模塊2011，還用于當(dāng)e(P, V) =FllUKQibUiJhiiRi)吋，聚合簽名正確，否
則，聚合簽名不正確，其中，e為公共系統(tǒng)參數(shù)中的映射，P為公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元，Qii為公鑰，氏為域內(nèi)公共參數(shù)，Iiii = H1(HiiijUii)jH1為公共系統(tǒng)參數(shù)中的第一雜湊函數(shù)，Hlii為消息。本實(shí)施例中，每個(gè)域都有不同的主密鑰，每個(gè)域獨(dú)立地為域內(nèi)設(shè)備分配私鑰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)簽名和驗(yàn)證，無(wú)須整個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享ー個(gè)主密鑰，解決了密鑰托管問(wèn)題。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)硬件來(lái)完成，也可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于ー種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字簽名及其驗(yàn)證方法，其特征在于，所述方法包括確定多個(gè)域中各域的公共系統(tǒng)參數(shù)；對(duì)于多個(gè)域中的任一域確定域內(nèi)主密鑰，并根據(jù)所述主密鑰和所述公共系統(tǒng)參數(shù)確定域內(nèi)公共參數(shù)；根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)和所述主密鑰，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰及其相應(yīng)的私鑰；根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)，使用所述公鑰和所述私鑰對(duì)消息進(jìn)行簽名；根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)、所述域內(nèi)公共參數(shù)、和所述公鑰對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定多個(gè)域中各域的公共系統(tǒng)參數(shù)， 包括選擇間隙迪菲赫爾曼群，所述間隙迪菲赫爾曼群是一個(gè)加法循環(huán)群，其階為一大素?cái)?shù)；選擇乘法循環(huán)群；選擇一映射，所述映射用于將所述間隙迪菲赫爾曼群中的任意兩個(gè)元素映射成所述乘法循環(huán)群中的一個(gè)元素，所述映射滿足雙線性、非退化性、和計(jì)算有效性；選擇第一雜湊函數(shù)和第二雜湊函數(shù)，所述第一雜湊函數(shù)用于將{0，1}*中的任一元素和所述間隙迪菲赫爾曼群中的任一元素映射成(z/wzy中的一個(gè)元素，所述第二雜湊函數(shù)用于將{0，1}*中的任一元素映射成(T中的一個(gè)元素，其中，{0，1}*表示0，1組成的字符串， (z/wzy表示模1的完全同余類去掉與0模1同余之后的剩余元素，G*表示把所述間隙迪菲赫爾曼群中的單位圓去掉之后的剩余元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述主密鑰和所述公共系統(tǒng)參數(shù)確定域內(nèi)公共參數(shù)，包括根據(jù)Ri = SiP,確定域內(nèi)公共參數(shù)，其中，Ri為域內(nèi)公共參數(shù)，Si為域i的主密鑰，P為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)和所述主密鑰，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰及其相應(yīng)的私鑰，包括根據(jù)Qij = H2 (Idij)，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰，并根據(jù)Dij = SiH2 (Idij)，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的私鑰，其中，Idij為域i中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體j的標(biāo)簽，Si為域i的主密鑰，H2為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的第二雜湊函數(shù)，Qij為公鑰，Dij為私鑰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)，使用所述公鑰和所述私鑰對(duì)消息進(jìn)行簽名，包括從中選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)，為模1的完全同余類；根據(jù)公式Uij = WijP,生成第一參數(shù)，其中，Uij為第一參數(shù)，Wij為隨機(jī)數(shù)，P為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元；根據(jù)公式Vu = WijQij^H1 (Hiij, Uu)D⑴生成第二參數(shù)，其中，Vij為第二參數(shù)，Qij為公鑰， Dij為私鑰，H1為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的第一雜湊函數(shù)，Iiiij為消息；由所述第一參數(shù)和所述第二參數(shù)組成有序偶，將所述有序偶作為消息的簽名。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)、所述域內(nèi)公共參數(shù)、和所述公鑰對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證，包括根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的映射，計(jì)算第一映射結(jié)果和第二映射結(jié)果，第一映射結(jié)果為MQwUi^huRi)，第二映射結(jié)果為e (P，Vu)，e為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的映射，Qu為公鑰， Uij為第一參數(shù)，l·^ = H1(HiirUij)jH1為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的第一雜湊函數(shù)，為消息,Ri 為域內(nèi)公共參數(shù)，P為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元，Vij為第二參數(shù)； 判斷第一映射結(jié)果和第二映射結(jié)果是否相等，如果相等，簽名正確，否則，簽名不正確。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括對(duì)于k個(gè)簽名(Uii, Vii),計(jì)算V = Zl^1Vii,輸出聚合簽名(un，Uii，…，^t, V)，其中，Uii 為第i個(gè)簽名的第一參數(shù)，Vii為第i個(gè)簽名的第二參數(shù)；當(dāng)e(P,V) = nl^ieCQii.Uii + IiiiRi)時(shí)，聚合簽名正確，否則，聚合簽名不正確，其中，e為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的映射，P為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元，Qii 為公鑰，Ri為域內(nèi)公共參數(shù)，hn = H1Oiiii, Uii)，H1為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的第一雜湊函數(shù)， Hlii為消息。
8.一種數(shù)字簽名及其驗(yàn)證系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括驗(yàn)證設(shè)備和被驗(yàn)證設(shè)備； 所述被驗(yàn)證設(shè)備包括公共參數(shù)確定模塊、域內(nèi)參數(shù)確定模塊、密鑰確定模塊、和簽名模塊；所述驗(yàn)證設(shè)備包括公共參數(shù)確定模塊、域內(nèi)參數(shù)確定模塊、和驗(yàn)證模塊； 所述公共參數(shù)確定模塊，用于確定多個(gè)域中各域的公共系統(tǒng)參數(shù)； 所述域內(nèi)參數(shù)確定模塊，用于對(duì)于多個(gè)域中的任一域確定域內(nèi)主密鑰，并根據(jù)所述主密鑰和所述公共系統(tǒng)參數(shù)確定域內(nèi)公共參數(shù)；所述密鑰確定模塊，用于根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)和所述主密鑰，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰及其相應(yīng)的私鑰；所述簽名模塊，用于根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)，使用所述公鑰和所述私鑰對(duì)消息進(jìn)行簽名；所述驗(yàn)證模塊，用于根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)、所述域內(nèi)公共參數(shù)、和所述公鑰對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述簽名模塊，具體用于 從中選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)，為模1的完全同余類；根據(jù)公式Uij = WijP,生成第一參數(shù)，其中，Uij為第一參數(shù)，Wij為隨機(jī)數(shù)，P為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元；根據(jù)公式Vu = WijQij^H1 (Hiij, Uu)D⑴生成第二參數(shù)，其中，Vij為第二參數(shù)，Qij為公鑰， Dij為私鑰，H1為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的第一雜湊函數(shù)，Iiiij為消息；由所述第一參數(shù)和所述第二參數(shù)組成有序偶，將所述有序偶作為消息的簽名。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驗(yàn)證模塊，具體用于根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的映射，計(jì)算第一映射結(jié)果和第二映射結(jié)果，第一映射結(jié)果為MQwUi^huRi)，第二映射結(jié)果為e (P，Vu)，e為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的映射，Qu為公鑰， Uij為第一參數(shù)，l·^ = H1(HiirUij)jH1為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的第一雜湊函數(shù)，為消息,Ri 為域內(nèi)公共參數(shù)，P為所述公共系統(tǒng)參數(shù)中的間隙迪菲赫爾曼群的生成元，Vij為第二參數(shù)； 判斷第一映射結(jié)果和第二映射結(jié)果是否相等，如果相等，簽名正確，否則，簽名不正確。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字簽名及其驗(yàn)證方法和系統(tǒng)，涉及信息安全領(lǐng)域，包括確定多個(gè)域中各域的公共系統(tǒng)參數(shù)；對(duì)于多個(gè)域中的任一域確定域內(nèi)主密鑰，并根據(jù)所述主密鑰和所述公共系統(tǒng)參數(shù)確定域內(nèi)公共參數(shù)；根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)和所述主密鑰，確定域中網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的公鑰及其相應(yīng)的私鑰；根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)，使用所述公鑰和所述私鑰對(duì)消息進(jìn)行簽名；根據(jù)所述公共系統(tǒng)參數(shù)、所述域內(nèi)公共參數(shù)、和所述公鑰對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證。所述系統(tǒng)包括驗(yàn)證設(shè)備和被驗(yàn)證設(shè)備。本發(fā)明通過(guò)每個(gè)域都有不同的主密鑰，每個(gè)域獨(dú)立地為域內(nèi)設(shè)備分配私鑰，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)簽名和驗(yàn)證，無(wú)須整個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享一個(gè)主密鑰，解決了密鑰托管問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04L9/32GK102571354SQ20121001337
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者劉穎, 盧寧寧, 周華春, 張宏科 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)