[论文解读] A Multi-proxy Signature Scheme for Partial delegation with Warrant

Amit K. Awasthi, Sunder Lal|ArXiv.org|Apr 23, 2005

Cryptography and Data Security参考文献 11被引用 3

一句话总结

该论文提出了一种新型多代理签名方案，支持带授权书的局部委托，相比Lin等人方案减少了计算开销，同时保持了个体可问责性。该方案基于Kim等人提出的局部委托模型，并采用Schnorr签名机制，通过优化代理密钥生成与验证过程，提升了效率，在所有阶段均实现了更低的计算成本。

ABSTRACT

In some cases, the original signer may delegate its signing power to a specified proxy group while ensuring individual accountability of each participantsigner. The proxy signature scheme that achieves such purpose is called the multi-proxy signature scheme and the signature generated by the specified proxy group is called multi-proxy signature for the original signer. Recently such scheme has been discussed by Lin et al. Lins scheme is based on partial delegation by Mambo et al. In present chapter we introduce a new multi-proxy signature scheme, which requires less computational overhead in comparison to Lin et al, and also fulfill the requirement of partial delegation with warrant simultaneously.

研究动机与目标

• 解决现有多代理签名方案在计算开销方面的低效问题。
• 支持带授权书的局部委托，确保代理签名权限被限制在特定消息和签名者范围内。
• 通过支持对每个代理签名者的贡献进行验证，增强个体可问责性。
• 相比先前方案，降低代理密钥生成、签名创建和验证阶段的总计算成本。
• 澄清并重新定义多代理签名与代理多签名方案的术语体系，以解决先前文献中的术语模糊问题。

提出的方法

• 该方案采用全局系统设置，包含大素数 p 和 q，阶为 q 的生成元 g，以及一个密码学哈希函数 h。
• 在代理密钥生成阶段，原始签名者选择 n 个随机值 ki，计算承诺 ri = g^ki mod p，并设定 r = ∏ri mod p。
• 代理签名密钥 σ 计算为 σ = x0*r + k mod q，其中 x0 为原始签名者的私钥，k 为累积随机值。
• 授权书消息 mw 公开发布，代理签名者通过验证 g^σ ≡ y0^e * r mod p 来确认密钥有效性，其中 e = h(mw, r)。
• 代理签名使用Schnorr签名方案，基于代理密钥 σ 生成，验证过程包括重新计算 e 并检查等式 g^σ ≡ y0^e * r mod p。
• 该方案通过离散对数假设保证安全性，并继承底层Schnorr签名方案的安全性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种多代理签名方案，以最小化计算开销，同时支持带授权书的局部委托？
• RQ2 与现有方案相比，该方案在代理密钥生成、签名创建和验证阶段的计算成本如何？
• RQ3 在多代理环境下，如何确保代理签名者的个体可问责性？
• RQ4 该方案在指数运算、乘法运算和求逆运算方面的性能优势是什么？
• RQ5 该方案如何解决多代理签名与代理多签名方案之间的术语模糊问题？

主要发现

• 与Lin等人方案的 3E + 3M + H 相比，该方案将验证阶段的计算负载降低至 3E + 3M + H，但其他阶段效率更高。
• 该方案的代理生成与验证阶段计算量为 (n+4)E + (2n+4)M + 2I，优于Lin等人方案的 (n+3)E + (2n)M + H。
• 该方案的多代理签名生成阶段计算量为 (5n+2)E + (4n+4)M + 2H，相比Lin等人方案的 (2n+2)E + (n²+2n)M + (n+1)H 显著降低了计算负担。
• 该方案的总计算成本低于现有方案，尤其在签名被多次验证时优势更明显。
• 该方案成功支持带授权书的局部委托，确保代理签名者无法进一步转授其权限。
• 作者通过明确定义多代理签名（委托给一组签名者并具备个体可问责性）与代理多签名（一组签名者被委托给单一代理）之间的区别，解决了术语模糊问题。