發(fā)布時間：2018-03-18 01:07

  本文選題：準(zhǔn)并矢糾錯碼　切入點：零知識身份認(rèn)證　出處：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：量子計算機技術(shù)的不斷發(fā)展,使得基于數(shù)論難題的公鑰密碼體制面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn),因此具有抗量子計算機攻擊特性的公鑰密碼體制受到了密碼學(xué)界的廣泛關(guān)注。區(qū)別于大整數(shù)因式分解和離散對數(shù)等數(shù)論中的NP困難問題,糾錯碼理論中的一般線性譯碼問題為NPC困難問題,可以抵抗量子計算機攻擊。因此,將糾錯碼理論和密碼學(xué)相結(jié)合,對可以抵抗量子計算機攻擊的基于糾錯碼公鑰密碼體制進(jìn)行理論研究具有重要意義�；�于糾錯碼的公鑰密碼方案的實現(xiàn)過程僅需異或運算,與RSA和ECC等公鑰密碼體制相比,效率較高,因此具有在嵌入式系統(tǒng)等資源有限環(huán)境中使用的基本特征,即符合輕量級密碼的高效要求。然而原始的基于糾錯碼的公鑰加密體制,身份認(rèn)證方案及數(shù)字簽名方案,因其密鑰體積過大,很難在實用于現(xiàn)實應(yīng)用場景中,因此設(shè)計安全高效的基于糾錯碼的公鑰密碼方案是現(xiàn)代密碼學(xué)研究領(lǐng)域的熱點和難題。本文圍繞基于QD-MDPC碼的公鑰密碼體制進(jìn)行如下研究。首先,構(gòu)造密鑰體積小的基于QD-MDPC碼公鑰密碼算法。設(shè)計準(zhǔn)并矢中密度奇偶校驗碼(Quasi-dyadic Moderate Density Parity Check Code,QD-MDPC)以減小密鑰體積,并計算QD-MDPC碼的生成矩陣,同時選取隨機非奇異矩陣和置換矩陣,生成該密碼算法加解密的公私鑰。在加密過程中引入隨機錯誤矢量,增強算法安全性能。并且針對密碼算法進(jìn)行結(jié)構(gòu)攻擊和譯碼攻擊分析,證明了該算法的安全性。通過構(gòu)造這種QD-MDPC碼,密碼算法的密鑰體積大大減小,滿足在存儲資源有限的嵌入式設(shè)備中應(yīng)用要求。然后,結(jié)合上述提出的基于QD-MDPC碼的公鑰密碼算法,構(gòu)造兩種零知識身份認(rèn)證方案。這兩種認(rèn)證方案基于編碼理論中的不同困難問題,并且具有不同的認(rèn)證效率。前一種認(rèn)證協(xié)議通過計算每輪認(rèn)證中一個委托的哈希值,減少所需發(fā)送的委托數(shù)量,從而減小了認(rèn)證通信的開銷。接著對所提方案的完整性、可靠性和零知識性等安全性質(zhì)進(jìn)行了分析。然后基于一般譯碼問題,構(gòu)造了第二種性能更加優(yōu)化的認(rèn)證協(xié)議,該協(xié)議計算每輪中的兩個委托的哈希值,進(jìn)一步地減少了認(rèn)證通信開銷。而且性能分析表明,相比于其它的零知識身份認(rèn)證方案,所提出的方案優(yōu)化了密鑰存儲空間和交互認(rèn)證通信開銷,尤其是第二種認(rèn)證協(xié)議,在存儲資源和計算能力有限的設(shè)備中具有更大的應(yīng)用優(yōu)勢。最后,本文設(shè)計了一種基于準(zhǔn)并矢糾錯碼的不可否認(rèn)簽名方案。該簽名方案由初始化、簽名和驗證三個算法組成,初始化算法生成簽名者的公私鑰和公開參數(shù),簽名算法生成一個簽名三元組,驗證算法是一個五次交互的零知識協(xié)議,驗證者通過與簽名者進(jìn)行交互對簽名三元組進(jìn)行驗證。本文對不可否認(rèn)簽名方案的完備性、可靠性、零知識性、不可偽造性、不可見性以及不可傳遞性等安全性質(zhì)進(jìn)行了分析。性能分析表明,該方案的簽名長度和通信開銷都優(yōu)于對比方案。
[Abstract]:The development of quantum computer technology, the public key cryptosystem based on number theoretic problems facing serious challenges, so the public key cryptosystem with anti attack properties of quantum computers have attracted much attention in cryptography field. NP difficult problem is different from the large integer factorization and discrete logarithm in number theory, general linear decoding problem in the theory of error correcting codes is a NPC hard problem, can resist quantum computer attacks. Therefore, the theory of error correcting codes and cryptography combined, can resist the attack of the quantum computer has important significance for theoretical research in public key cryptosystem based on error correcting codes. The implementation process of public key cryptography scheme, error correcting codes only based on XOR operation, compared with RSA and ECC public key cryptosystem has high efficiency, so it has the basic features used in embedded systems with limited resources in the environment, which is in line with the light Efficient password required. However the original error correcting codes based on public key encryption, identity authentication and digital signature scheme, because of its key size is too large, difficult in practical application in the real scene, so the design of safe and efficient public key encryption scheme based on ECC is a hot and difficult problem in the research field of modern cryptography. The research of public key cryptosystem based on QD-MDPC code in this dissertation. First, the small size structure key cryptography algorithm based on QD-MDPC code. The design of quasi dyadic medium density parity check code (Quasi-dyadic Moderate Density Parity Check Code, QD-MDPC) to reduce the key size, and calculate the generation matrix of the QD-MDPC code, and select the random non singular matrix and the permutation matrix, the password generated private key encryption and decryption algorithms. The introduction of random error vector in the encryption process, enhance the safety performance of the algorithm and the needle. The structure of attack and attack analysis of decoding algorithm, proves the security of the algorithm. By constructing the QD-MDPC code, the volume key cryptographic algorithm is greatly reduced, meet the application requirements in embedded devices with limited storage resources. Then, according to the above proposed public key cryptosystem based on QD-MDPC codes, constructed two kinds of zero knowledge of identity authentication scheme. The two authentication schemes of different problems based on the encoding theory, and has different authentication efficiency. Before an authentication protocol by computing a hash value in each round of entrusted authentication, reduce the number required to send the client less, thus reducing the communication overhead and authentication integrity. In the proposed scheme, the reliability and the zero knowledge security properties are analyzed. Then the general decoding problem based on the structural properties of second kinds of authentication protocol more optimized, the agreement. The hash is two delegates each round in value, further reduces the communication overhead and authentication. The performance analysis shows that compared to the zero knowledge authentication scheme, the proposed scheme optimizes the key storage space and interactive authentication communication overhead, especially the second kinds of authentication protocol, has the advantage of greater in the storage resources and limited computing capability of equipment. Finally, this paper designs a kind of quasi dyadic codes based undeniable signature scheme. The scheme is composed of initialization, signature and verification of three algorithms, initialization algorithm into the private key of the signer and the public parameter signature algorithm to generate a signature three tuple verification algorithm is a five interactive zero knowledge protocol, through interaction with the signature verifier verifies the signature of three tuple. In this paper, the non repudiation signature completeness, reliability, The security properties of zero knowledge, non forgery, invisibility and non transitivity are analyzed. The performance analysis shows that the signature length and communication cost of the scheme are better than those of the comparison scheme.

【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN918

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本文編號：1627295