數(shù)字簽名方法及裝置、數(shù)字簽名驗證方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信息安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及數(shù)字簽名方法及裝置、數(shù)字簽名驗證方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)的方式是存儲轉(zhuǎn)發(fā)，即除了數(shù)據(jù)的發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點 以外的節(jié)點只負責(zé)路由，而不對數(shù)據(jù)內(nèi)容做任何處理，中間節(jié)點扮演著轉(zhuǎn)發(fā)器的角色。長期 以來，人們普遍認為在中間節(jié)點上對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加工不會產(chǎn)生任何收益，而后來興起 的網(wǎng)絡(luò)編碼理論徹底推翻了這種傳統(tǒng)觀點。
[0003] 網(wǎng)絡(luò)編碼是一種融合了路由和編碼的信息交換技術(shù)，它的核心思想是在網(wǎng)絡(luò)中的 各個節(jié)點上對各條信道上收到的信息進行處理，然后轉(zhuǎn)發(fā)給下游節(jié)點，中間節(jié)點扮演著編 碼器或信號處理器的角色?？梢?，網(wǎng)絡(luò)編碼允許對來自不同鏈路的信息進行編碼組合，通過 這種修改，可以在靜態(tài)場景下提高網(wǎng)絡(luò)容量，均衡網(wǎng)絡(luò)負載，節(jié)約無線資源，提升網(wǎng)絡(luò)的性 能，對通信技術(shù)的發(fā)展具有重大意義。
[0004] 但是，網(wǎng)絡(luò)編碼目前也面臨一個很重要的問題：數(shù)據(jù)污染問題，如果網(wǎng)絡(luò)中的路由 器有意欺詐，將接收到的數(shù)據(jù)包進行無效組合后發(fā)送出去，那么該無效數(shù)據(jù)與其它有效的 數(shù)據(jù)包混合后會很快地污染整個網(wǎng)絡(luò)，如何有效的防止這種污染情況的發(fā)生，是網(wǎng)絡(luò)編碼 技術(shù)中急需解決的問題。
[0005] 針對上述數(shù)據(jù)污染問題，人們設(shè)計了防止數(shù)據(jù)污染的數(shù)字簽名方法，比如，標(biāo)準(zhǔn)模 型下針對單個源節(jié)點的同態(tài)簽名及同態(tài)簽名驗證方法，即針對每個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包， 進行簽名及驗證，但是，由于在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中，經(jīng)常存在多個源節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)的情 況，若采用上述針對單個源節(jié)點的簽名方法及簽名驗證方法，中間節(jié)點只能分別轉(zhuǎn)發(fā)每個 源節(jié)點的數(shù)據(jù)包及數(shù)據(jù)包的簽名。顯然，上述針對單個源節(jié)點的簽名及簽名驗證方法已無 法滿足網(wǎng)絡(luò)編碼的實際需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種數(shù)字簽名方法及裝置、用以解決目前針對單個源節(jié)點的簽名方法 無法滿足網(wǎng)絡(luò)編碼的實際需求的問題；
[0007] 本發(fā)明還提供一種數(shù)字簽名驗證方法及裝置，用以解決目前針對單個源節(jié)點的簽 名驗證方法無法滿足網(wǎng)絡(luò)編碼的實際需求的問題。
[0008] 第一方面，提供一種數(shù)字簽名方法，包括：
[0009] 根據(jù)從有限域中選取的非零組合系數(shù)，對各源節(jié)點發(fā)送的對應(yīng)同一文件的數(shù)據(jù) 包進行線性組合，并根據(jù)每個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包的簽名，確定線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽 名；
[0010] 發(fā)送所述線性組合后的數(shù)據(jù)包、所述線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名及所述組合系 數(shù)。 toon] 結(jié)合第一方面，在第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述方法進一步包括：
[0012] 根據(jù)公開參數(shù)以及各源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)，驗證各源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包 的簽名的有效性；
[0013] 從簽名有效的數(shù)據(jù)包中，確定對應(yīng)同一文件的數(shù)據(jù)包。
[0014] 結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，根據(jù)公開 參數(shù)以及各源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)，驗證各源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包的簽名的有效性， 包括：
[0015] 針對第j個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包Ο」=、…，un, V1，…，vm),及數(shù)據(jù)包Dj的簽名 σy，若
【主權(quán)項】
1. 一種數(shù)字簽名方法，其特征在于，該方法包括： 根據(jù)從有限域中選取的非零組合系數(shù)，對各源節(jié)點發(fā)送的對應(yīng)同一文件的數(shù)據(jù)包進行 線性組合，并根據(jù)每個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包的簽名，確定線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名； 發(fā)送所述線性組合后的數(shù)據(jù)包、所述線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名及所述組合系數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括：： 根據(jù)公開參數(shù)以及各源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)，驗證各源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包的簽 名的有效性； 從簽名有效的數(shù)據(jù)包中，確定對應(yīng)同一文件的數(shù)據(jù)包。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)公開參數(shù)以及各源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包 中的數(shù)據(jù)，驗證各源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包的簽名的有效性，包括： 針對第j個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包Dj= (h，…，un,Vi，…，vm),及數(shù)據(jù)包Dj的簽名 Sj},
?則確定第j個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù) 包的簽名是有效的； 其中，Id為文件編號，UiG{Ul，…，un}，ViG{Vl，…，Vm}，雙線性映射e:GXG' 一Gt，G、G'和GT為p階雙線性群，公開參數(shù)p為素數(shù)，在其它公開參數(shù)Ppg'、h、比和gi中，為第 j個源節(jié)點的公鑰，g'為G'的生成元，h、hi和gi為G中的隨機元素。
4. 如權(quán)利要求1?3任一所述的方法，其特征在于，根據(jù)以下公式對t個源節(jié)點發(fā)送的 對應(yīng)同一文件的數(shù)據(jù)包進行線性組合：
其中，h表示第j個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包，為從有限域Fp*中選取的 非零組合系數(shù)，Y表示線性組合后的數(shù)據(jù)包。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述確定的線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名 〇=(X1,X2,-,Xt,s**)； 其中，Xj為數(shù)據(jù)包Dj的二元組形式的簽名〇」的一部分，1彡j彡t;
，Sj為〇」的另一部分，素數(shù)p為公開參數(shù)。
6. -種數(shù)字簽名驗證方法，其特征在于，該方法包括： 接收中間節(jié)點對各源節(jié)點的數(shù)據(jù)包進行線性組合后的數(shù)據(jù)包、所述線性組合后的數(shù)據(jù) 包的簽名及所述中間節(jié)點從有限域中選取的非零組合系數(shù)； 根據(jù)公開參數(shù)、所述線性組合后的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)、以及所述組合系數(shù)，驗證所述線性 組合后的數(shù)據(jù)包的簽名的有效性。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)公開參數(shù)、所述線性組合后的數(shù)據(jù)包中 的數(shù)據(jù)、以及所述組合系數(shù)，驗證所述線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名的有效性，包括： 針對線性組合后的數(shù)據(jù)包Y=(yi，…，yn，Wi，…，wm),及該數(shù)據(jù)包的簽名〇 =(Xi，X2，… ,Xt,s**)
，則確定所述線性組合后的 數(shù)據(jù)包的簽名是有效的； 其中，Id為文件編號，^為組合系數(shù)，yiG{yi，…，yJ，WiG{Wl，…，WJ，雙線性映射e:GXG' 一GT，G、G'和GT為p階雙線性群，公開參數(shù)p為素數(shù)，在其它公開參數(shù)IVg'、h、 比和gi中，Pj為第j個源節(jié)點的公鑰，g'為G'的生成元，h、hi和gi為G中的隨機元素。
8. -種數(shù)字簽名裝置，其特征在于，該裝置包括： 確定模塊，用于根據(jù)從有限域中選取的非零組合系數(shù)，對各源節(jié)點發(fā)送的對應(yīng)同一文 件的數(shù)據(jù)包進行線性組合，根據(jù)每個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包的簽名，確定線性組合后的數(shù)據(jù) 包的簽名，并將確定的所述線性組合后的數(shù)據(jù)包、所述線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名及所述 組合系數(shù)傳輸至發(fā)送模塊； 發(fā)送模塊，用于發(fā)送所述線性組合后的數(shù)據(jù)包、所述線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名及所 述組合系數(shù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊具體用于： 根據(jù)公開參數(shù)以及各源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)，驗證各源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包的簽 名的有效性，從簽名有效的數(shù)據(jù)包中，確定對應(yīng)同一文件的數(shù)據(jù)包。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊具體用于： 針對第j個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包Dj= (h，…，un,Vi，…，vm),及數(shù)據(jù)包Dj的簽名 Sj},
，則確定第j個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù) 包的簽名是有效的； 其中，Id為文件編號，UiG{Ul，…，un}，ViG{Vl，…，Vm}，雙線性映射e:GXG' 一Gt，G、G'和GT為p階雙線性群，公開參數(shù)p為素數(shù)，在其它公開參數(shù)Ppg'、h、比和gi中，為第 j個源節(jié)點的公鑰，g'為G'的生成元，h、hi和gi為G中的隨機元素。
11. 如權(quán)利要求8?10任一所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊具體用于根據(jù)以下 公式對t個源節(jié)點發(fā)送的對應(yīng)同一文件的數(shù)據(jù)包進行線性組合：
;其中，h表示第j個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包，為從有限域Fp*中選取的非 零組合系數(shù)，Y表示線性組合后的數(shù)據(jù)包。
12. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊確定的線性組合后的數(shù)據(jù) 包的簽名 〇=(Xi，X2，…，Xt，s@); 其中，Xj為數(shù)據(jù)包Dj的二元組形式的簽名〇」的一部分，1彡j彡t;
Sj為〇j的另一部分，素數(shù)p為公開參數(shù)。
13. -種數(shù)字簽名驗證裝置，其特征在于，該裝置包括： 接收模塊，用于接收中間節(jié)點對各源節(jié)點的數(shù)據(jù)包進行線性組合后的數(shù)據(jù)包、所述線 性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名及所述中間節(jié)點從有限域中選取的非零組合系數(shù)，并將接收的所 述線性組合后的數(shù)據(jù)包、所述線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名及所述組合系數(shù)傳輸至驗證模 塊； 驗證模塊，用于根據(jù)公開參數(shù)、所述接收模塊接收的所述線性組合后的數(shù)據(jù)包中的數(shù) 據(jù)、以及所述組合系數(shù)，驗證所述線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名的有效性。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述驗證模塊具體用于： 針對線性組合后的數(shù)據(jù)包Y=(yi，…，yn，Wi，…，wm),及該數(shù)據(jù)包的簽名〇 =(Xi，X2，…
，則確定所述線性組合后的 數(shù)據(jù)包的簽名是有效的； 其中，Id為文件編號，^為組合系數(shù)，yiG{yi，…，yn}，WiG{Wl，…，WJ，雙線性映射e:GXG' 一GT，G、G'和GT為p階雙線性群，公開參數(shù)p為素數(shù)，在其它公開參數(shù)IVg'、h、 比和gi中，Pj為第j個源節(jié)點的公鑰，g'為G'的生成元，h、hi和gi為G中的隨機元素。
【專利摘要】本發(fā)明涉及信息安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及數(shù)字簽名方法及裝置、數(shù)字簽名驗證方法及裝置，數(shù)字簽名方法包括：根據(jù)從有限域中選取的非零組合系數(shù)，對各源節(jié)點發(fā)送的對應(yīng)同一文件的數(shù)據(jù)包進行線性組合，并根據(jù)每個源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包的簽名，確定線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名；發(fā)送所述線性組合后的數(shù)據(jù)包、所述線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名及所述組合系數(shù)。數(shù)字簽名驗證方法包括：接收中間節(jié)點對各源節(jié)點的數(shù)據(jù)包進行線性組合后的數(shù)據(jù)包、所述線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名及組合系數(shù)；根據(jù)公開參數(shù)、所述線性組合后的數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)、以及所述組合系數(shù)，驗證所述線性組合后的數(shù)據(jù)包的簽名的有效性。
【IPC分類】H04L9-32
【公開號】CN104579666
【申請?zhí)枴緾N201310513392
【發(fā)明人】雷浩, 陳文彬
【申請人】華為技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月25日