摘要：广播加密允许发送者为一组指定的用户同时加密数据,并通过公开信道传输密文.只有加密时指定的授权用户才能正确解密,非授权用户即使合谋也无法获得明文数据.得益于这些优点,广播加密被广泛用在云计算、物联网等应用中,实现多用户数据共享和秘密分享.SM9标识加密算法是我国自主设计的商用密码,用于数据加密,保护数据隐私,但只适用于单用户的情形.本文结合我国商密SM9标识加密算法和广播加密,利用双线性对技术设计了第一个基于SM9的标识广播加密方案.方案的构造思想借鉴Delerablée标识广播加密方案(Asiacrypt 2007).所提方案中密文和用户私钥的长度是固定的,与接收者数量无关.密文由三个元素构成,用户私钥只包含一个群元素.与SM9标识加密算法相比,密文长度只增加了一个群元素.本文给出了标识广播加密的形式化定义和安全模型,并在随机谕言模型中证明了方案能够抵抗静态选择明文攻击.方案的安全性分析基于q-type的GDDHE困难问题假设.理论分析和实验仿真显示,方案的计算开销和通信开销与目前国际主流的标识广播加密方案相当.

摘要：选择密文安全模型能有效刻画主动攻击,更接近现实环境.现有抵抗选择密文攻击的密码算法以国外算法为主,缺乏我国自主设计且能抵抗选择密文攻击的密码算法.虽然实现选择密文安全存在通用转化方法,代价是同时增加计算开销和通信开销.基于国密SM9标识加密算法,提出一种具有选择密文安全的标识广播加密方案.方案的设计继承了SM9标识加密算法结构,用户密钥和密文的大小都是固定的,其中用户密钥由一个群元素组成,密文由3个元素组成,与实际参与加密的接收者数量无关.借助随机谕言器,基于GDDHE困难问题可证明方案满足CCA安全.加密算法的设计引入虚设标识,通过该标识可成功回复密文解密询问,实现CCA的安全性.分析表明,所提方案与现有高效标识广播加密方案在计算效率和存储效率上相当.

摘要：安全性分析为密码方案的安全性提供重要依据和有力保障.我国自主设计的商用标识密码SM9已成为国家标准,其中,SM9数字签名算法和加密算法已成为ISO/IEC国际标准.然而,现有关于SM9标识密码算法安全性分析的公开发表研究成果较少.Cheng在Inscrypt 2018基于Gap-q-BCAA1假设,给出了SM9密钥交换协议、密钥封装机制和公钥加密算法的安全性证明.本文首先基于q-SDH假设和随机谕言模型,证明SM9数字签名算法具有EUF-CMIA的安全性.其次,为了消除对Gap类困难假设的依赖,采用Twin-Hash-ElGamal技术,提出基于SM9密钥封装机制的新型密钥封装机制Twin-SM9.与SM9密钥封装机制相比,Twin-SM9的系统公钥和用户私钥分别增加了一个群元素,而封装密文长度保持不变.在随机谕言模型中证明,若q-BDHI假设成立,则Twin-SM9密钥封装机制满足IND-CCA.然后进一步阐明了SM9标识密码的安全性,研究结果有助于基于SM9的高级密码协议和算法的设计与分析.

摘要：属性基签名(attribute-based signature,ABS)方案利用属性集标识用户.只有当属性集满足访问策略时用户才能产生有效签名.与传统数字签名方案相比,属性基签名方案不仅利用属性集隐藏用户的真实身份从而获得匿名性,而且通过制定访问策略实现了细粒度访问控制.在基于椭圆曲线的属性基签名方案中通常需要使用大量的群指数运算或配对操作,这些操作计算代价高昂,导致签名过程计算开销较大.在线/离线签名技术可以在未知消息之前将高昂的操作通过离线预计算,从而降低了轻量级设备在线计算代价.SM9标识密码算法作为我国自主设计的商用密码,已由ISO/IEC标准化并被广泛使用.以商密SM9标识密码算法为基础,利用在线/离线签名技术,构造了一种基于商密SM9的属性基在线/离线签名(attribute-based online/offline signature,ABOOS)方案.不仅可以实现细粒度访问控制,同时也适用于轻量级设备.在随机谕言机模型下,方案的安全性可以规约到q-SDH(q-strong Diffie-Hellman)困难问题.理论分析和实验仿真表明提出的方案有效降低了签名阶段的计算代价,适用于物联网等应用环境.

摘要：签密融合了数字签名和数据加密的功能,有效减少系统的计算开销和通信开销.标识签密消除了证书,避免了传统公钥密码体制中的证书管理问题.然而,现有标识签密方案主要以国外设计为主,不符合核心技术自主创新、信息安全自主可控的要求.SM9标识密码算法是我国自主设计的商用密码,已成为我国密码行业标准,用于保护数据安全.本文凝练SM9密码算法的核心技术,提出首个基于SM9的高效签密方案.方案具有定长的系统公钥、用户私钥和密文,其中用户私钥由一个群元素组成,密文由两个群元素和n比特组成(n为签名数据长度).方案的安全性基于q-SDH和q-BDHI困难问题假设.在随机谕言模型中,证明方案在适应性选择消息和标识攻击模型下满足存在性不可伪造,且在适应性选择密文攻击模型下是不可区分的.理论分析表明,方案的通信开销和计算开销与现有高效标识签密方案相当,实验仿真证明方案实际可行.