基于单向陷门置换的长消息签密方案

摘要：

在随机Oracle模型的基础上, 提出一种基于单向陷门置换(trapdoor permutations, TDPs)的、可并行的、长消息签密方案--PLSC (parallel long-message signcryption). 该方法采用"整体搅乱, 局部加密(scramble all, and encrypt small)"的思想, 用一个伪随机数对要传送的消息和用户的身份(ID)进行"搅乱(scrambling operation)", 然后对两个固定长度的小片段(并行地)进行单向陷门置换(TDP)操作. 这种设计使得整个方案可直接高效地处理任意长度的消息, 既可避免循环调用单向陷门置换(如CBC模式)所造成的计算资源的极度消耗, 也可避免由"对称加密方案"与"签密方案"进行"黑盒混合(black-box hybrid)"所造成的填充(padding)冗余. 不仅可以显著地节约消息带宽, 而且可以显著地提高整体效率. 具体地说, 该方法对任何长度的消息进行签密, 仅需进行一次接收方的TDP运算(相当于加密), 以及一次发送方的TDP运算(相当于签名), 从而最大限度地降低了TDP运算的次数, 提高了整体的运算效率. 因为, 对于公钥加密算法来说, 运算量主要集中在TDP运算上, TDP运算是整个算法的瓶颈所在. 另一方面, 由于避免了填充上的冗余, 新方案的效率也高于标准的"黑盒混合"方案.重要的是, 新方案能够达到选择密文攻击下的紧致的语义安全性(IND- CCA2)、密文完整性(INT-CTXT)以及不可否认性(non-repudiation). 而且所有这些安全要求都可以在多用户(multi-user)、内部安全(insider-security)的环境下得以实现. 另外, 尽管新方案主要针对长消息的签密, 但它也可应用于某些不能进行大块数据处理的环境(智能卡或其他只有少量内存的环境). 也就是说, 对于这些小内存设备来说, 仍然可以用该方案来实现长消息的签密处理.

关键词：认证加密、签密、单向陷门置换、并行

所属期刊栏目：36

分类号：TN7(基本电子电路)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973计划2004CB318004;国家自然科学基金60373047;90604036

在线出版日期：2006-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共18页

页码：836-853