[论文解读] Efficient Identity Based Public Verifiable Signcryption Scheme

Prashant Kushwah, Sunder Lal|arXiv (Cornell University)|Jul 10, 2011

Cryptography and Data Security参考文献 16被引用 4

一句话总结

本文提出了一种高效的基于身份的公开可验证签密方案，允许任何人无需解密即可通过第三方验证签密消息中发送者签名的真实性。该方案在随机预言模型下实现安全，将基于身份的密码学与公开可验证性相结合，在一步操作中同时提供机密性和认证，且效率更高。

ABSTRACT

Signcryption is a cryptographic primitive which performs encryption and signature in a single logical step. In conventional signcryption only receiver of the signcrypted text can verify the authenticity of the origin i.e. signature of the sender on the message after decrypting the cipher text. In public verifiable signcryption scheme anyone can verify the authenticity of the origin who can access the signcrypted text i.e. signature of the sender on the cipher text. Public verifiable signcryption scheme in which the receiver can convince a third party, by providing additional information other than his private key along with the signcryption is called third party verifiable signcryption schemes. In this paper we proposed an efficient identity based public verifiable signcryption scheme with third party verification and proved its security in the random oracle model.

研究动机与目标

• 解决传统签密方案的局限性，即仅接收方可验证发送者的签名。
• 设计一种公开可验证的签密方案，使任何第三方仅通过签密文即可验证发送者签名的真实性。
• 将基于身份的密码学与公开可验证性相结合，以提升效率并减少密钥管理开销。
• 确保在随机预言模型下对选择性消息存在性伪造攻击具备安全性。

提出的方法

• 采用基于身份的密码学，其中用户的公钥由其身份派生，无需公钥证书。
• 使用签密原原子，将加密与数字签名结合为单一逻辑操作。
• 引入公开验证机制，使第三方仅凭公钥和密文即可验证签密密文上发送者签名的真实性。
• 由可信第三方基于用户身份生成私钥，确保密钥分发的安全性。
• 依赖随机预言模型证明机密性与不可伪造性等安全属性。
• 使用双线性对和哈希函数等密码原原子，高效构建方案。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种签密方案，使第三方无需解密即可验证签密消息中发送者签名的真实性？
• RQ2 在基于身份的环境下，实现机密性与公开可验证性的必要密码学组件有哪些？
• RQ3 能否构建一种支持第三方验证且具备强安全保证的基于身份的签密方案？
• RQ4 与标准方案相比，为基于身份的签密方案增加公开可验证性所带来的性能开销如何？
• RQ5 如何在随机预言模型下为该类方案的形式化证明对存在性伪造攻击的抗性？

主要发现

• 所提出的方案成功使任何第三方仅凭公钥和密文即可验证签密消息中发送者签名的真实性。
• 该方案在随机预言模型下，基于基于身份加密与签名的安全性假设，实现了机密性与不可伪造性。
• 基于身份密码学的集成降低了密钥管理复杂性，同时保持了强安全属性。
• 在计算成本方面具有高效性，因其将加密与签名合并为单一操作，仅增加极少的额外开销。
• 安全证明表明该方案对选择性消息存在性伪造攻击具备抗性，证实了其鲁棒性。
• 第三方验证机制在不暴露明文的前提下，增强了分布式系统中的信任与可审计性。