[论文解读] Multi-Proxy Multi-Signcryption Scheme from Pairings

Junbao Liu, Xiao Guo-zhen|ArXiv.org|Sep 12, 2005

Cryptography and Data Security参考文献 10被引用 6

一句话总结

本文提出了首个使用双线性对的多代理多签密方案，允许多个授权的代理签密者协同代表原始签密组对消息进行签密。该方案通过协作密钥生成和基于配对的密码学确保正确性和安全性，提供高效、安全且可扩展的认证加密，同时保障消息的完整性和真实性。

ABSTRACT

A first multi-proxy multi-signcryption scheme from pairings, which efficiently combines a multi-proxy multi-signature scheme with a signcryption, is proposed. Its security is analyzed in detail. In our scheme, a proxy signcrypter group could be authorized as a proxy agent by the cooperation of all members in the original signcrypter group. Then the proxy signcryptions can be generated by the cooperation of all the signcrypters in the authorized proxy signcrypter group on behalf of the original signcrypter group. The correctness and the security of this scheme are proved.

研究动机与目标

• 解决分布式环境中安全、可扩展且协作式消息签名与加密的需求。
• 设计一种将多代理签名与签密相结合的方案，以降低计算和通信开销。
• 确保仅授权的代理组可代表原始组生成有效的签密消息。
• 在标准密码学假设下，形式化证明所提方案的正确性与安全性。
• 为需要在群组通信中同时实现认证与机密性的应用场景提供实用解决方案。

提出的方法

• 该方案利用椭圆曲线上双线性对实现高效的密码学操作。
• 通过原始签密组所有成员参与的协作密钥生成过程，形成代理签密组。
• 代理组集体生成一种签密，将原始签密组的身份与消息绑定。
• 利用基于配对的密码学，将多签名与签密原原子操作整合为单一操作。
• 安全性在随机预言模型下基于计算型Diffie-Hellman假设得到证明。
• 该协议确保仅授权的代理签密者可生成有效的签密消息，防止伪装与伪造。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何安全地授权一组代理代表原始签密组行事？
• RQ2 能否通过单一密码学原原子操作，在多方环境中高效地结合签名、加密与认证？
• RQ3 确保多代理多签密方案正确性与安全性的必要条件是什么？
• RQ4 该方案如何在分布式环境中抵御伪造与伪装攻击？
• RQ5 在多代理环境下使用双线性对时，性能与安全性的权衡如何？

主要发现

• 所提方案成功利用双线性对将多代理签名与签密整合为单一高效操作。
• 该方案确保仅完全授权的代理组可生成有效的签密消息，防止未经授权的委托。
• 形式化安全分析证明，该方案在随机预言模型下对选择性消息存在性伪造攻击具有安全性。
• 该方案在所有有效执行场景下（包括组密钥生成与签密操作）均保持正确性。
• 基于配对的密码学使用提供了强安全保证，且对所实现功能的计算成本相对较低。
• 该方案同时提供机密性与真实性，通过代理组签名与密文之间的密码学绑定，保护消息完整性。