基于国产密码SM2的实用公钥广播加密方案

作     者：陈泌文 向涛 何德彪 黄欣沂 Biwen CHEN;Tao XIANG;Debiao HE;Xinyi HUANG

作者机构：重庆大学计算机学院重庆400044 武汉大学国家网络安全学院武汉430072 福建师范大学计算机与网络空间安全学院福州350117 桂林电子科技大学广西可信软件重点实验室广西541004 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:U20A20176,62102050,62032005,U21A20466) 教育部科技司区块链核心技术战略项目(批准号:2020KJ010301) 中国博士后科学基金(批准号:BX2021399) 湖北省重点研发计划(批准号:2020AEA013) 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2042021kf1030) 湖北省自然科学基金重点项目(批准号:2020CFA052) 武汉市科技计划项目(批准号:2020010601012187) 广西可信软件重点实验室研究课题(批准号:kx202043)资助 

出 版 物：《中国科学：信息科学》 (Scientia Sinica(Informationis))

年 卷 期：2022年第52卷第12期

页      码：2321-2335页

摘      要：近年来网络攻击与数据泄露事件层出不穷,网络安全受到国家及相关部门的高度关注.国产密码算法作为保障我国网络与信息安全的关键技术,推动其应用与实施既符合构建我国网络强国的战略需求,又能保障实际应用的健康发展.SM2公钥加密算法是我国自主设计的国产商用密码之一,可有效保障数据在通信过程中的安全性.然而,经典SM2公钥加密算法适合“一对一”通信场景,在“一对多”通信场景中需承担较大的计算与通信开销.为提升SM2公钥加密算法在“一对多”通信场景中计算与通信效率,扩展我国商用密码的应用范围,本文将我国商用密码SM2公钥加密算法和广播加密概念相结合,利用Diffie-Hellman密钥交换和多项式秘密分享的思想,设计了基于SM2的公钥广播加密方案.所构造方案最大程度地保留原有SM2公钥加密算法结构,通过简单地扩展即可实现在多用户场景下消息安全广播的自主可控.与现有广播加密方案相比,所构造方案的系统参数大小与接收者数量无线性关系,以及系统无需指定数据发送者广播消息.所构造方案的安全性分析表明,本文方案与SM2公钥加密算法具有相同安全强度.理论分析与实验仿真表明,所构造方案具有较好的性能,显著增强了我国商用密码的实用性.

主 题 词：公钥加密 SM2公钥密码算法 广播加密 Diffie-Hellman密钥协商 

学科分类：11[军事学] 1105[1105] 0839[0839] 08[工学] 110505[110505] 110503[110503] 

核心收录：

D　O　I：10.1360/SSI-2021-0424

馆 藏 号：203115644...