完全匿名的多接收者签密及安全模型研究

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在一对多的通信模式中,多接收者方案的地位显得越来越重要。建立在多接收者加密技术的基础上,多接收者签密技术的实现仅需要一次操作,便可同时完成签名和加密,并使所有接收者能够完成解密并验证发送者的身份信息,大大提高了通信效率,从而获得了广泛的应用。近年来,为了进一步完善多接收者签密的性能,研究人员对匿名性越来越重视。其中,接收者匿名性作为多接收者方案匿名性的重要一环,更是研究人员首先要考虑的性能。2010年,基于拉格朗日插值多项式设计的多接收者加密方案第一次被提出,并且能够有效的保护接收者的身份不被系统外部用户获得。此后,越来越多的多接收者加密/签密方案使用拉格朗日插值多项式保护接收者的身份隐私。  然而,尽管使用拉格朗日插值多项式能够混合接收者的身份,保证系统外部的攻击者无法获得接收者的身份。但是,这种方法实际上不能真正保证接收者匿名性。因为,任何一个已授权的接收者都能够通过一系列的数学运算操作,验证系统中的其他接收者是否被授权,这显然是违背了接收者匿名性标准的。不仅如此,这些使用拉格朗日插值法的方案,在进行接收者匿名性的安全证明时,使用的接收者匿名性模型也同样是存在缺陷的。这样的缺陷归根于其设计不能满足多接收者的环境,因为该接收者匿名性模型仅仅考虑了单个接收者的环境,并进行了攻击-挑战模拟游戏。  针对以上问题,本文提出了一种新的接收者匿名的多接收者签密方案。新的方案使用新的多项式技术替代拉格朗日插值法,由于多项式构建方式不同,新的多项式不存在授权接收者能够判断其他接收者授权与否的缺陷,并且能够将接收者的身份信息进行混合,作为密文元素而保存。因此,本文提出的方案,不仅能有效防止来自系统外部的攻击者取得接收者的身份信息,也能防止系统内部的接收者相互攻击,从而能够实现完备的接收者匿名性。另一方面,针对现有方案中,接收者匿名性安全模型仅适用于单个接收者环境的缺陷,本文提出新的接收者匿名性的安全模型,以适用于多接收者环境,并使用新的模型对提出的方案进行安全证明。此外,本文提出的方案还提供了发送者匿名性,解密公平性和公开验证性。基于现有的随机化方法处理发送者的身份,并与本文提出的多项式技术相结合,新的方案同时保护了发送者和接收者的匿名性,提供了完整的多接收者匿名性。通过与现有方案的对比,可知本文的方案具有更低的计算复杂度,更短的密文长度和更好的性能。因此,本文方案能够更好的应用于安全广播、网络会议、付费电视、云数据共享等方面。
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