可修订数字签名及其在可转移离线电子现金设计中的应用研究

发布时间：2020-08-08 19:17

【摘要】：近年来,很多政府、组织及相应的研究人员开始探索建立法定数字货币体系的可能性。现有的电子现金由于无法兼顾金融安全(这表现在电子现金具有匿名性,易被利用进行洗钱等非法活动)和实用性(这表现在电子现金不具备可离线转移性)从而不适合作为法定数字货币。因此本文决定构建一种有能力作为法定数字货币的电子现金(它以“可修订数字签名”技术作为安全手段并具备可离线转移性)并主要进行了以下工作:(1)本文通过分析Lamport数字签名方案的缺陷,提出了一种新的基于散列函数的数字签名方案,该方案在文中被称为带有计数器的Lamport签名方案(Lamport Signature Scheme with Counter,LSC),通过记录待签名消息中1比特的数量,LSC节省了近1/2的签名空间,并且LSC保留了原方案的量子抗性。通过与其他同类方案对比,在签名大小相当的情况下,LSC拥有最高的安全级别,并且拥有最高的对于签名算法输入空间的利用率,对于每一比特有效消息而言,LSC占用的签名空间最小。本文通过形式化的安全证明,得出“只要实现LSC所采用的散列函数安全有效那么LSC也是安全的”这一结论。(2)本文分析了现有可修订数字签名方案存在的问题,提出了公平的可修订数字签名的概念。在通过公平的可修订数字签名的概念完善了可修订数字签名的定义与安全模型,扩展了可修订数字签名的应用场景的基础之上,提出了一种可称为基于LSC的可修订数字签名方案(Redactable Lamport Signature Scheme with Counter,RLSS)的公平的可修订数字签名方案。RLSS的安全性同样在本文中经过了形式化证明。在那些文档经过修订以后信息增加的场合,RLSS显示出特别强的适用性。(3)本文运用RLSS构建了一种电子现金系统,此系统包括系统初始化、开户、取款、支付、存款五个协议。由RLSS的安全性质结合系统各个协议推导出此电子现金具备不可伪造性、不可陷害性、不可重复花费性。更为重要的是,此电子现金系统实现了可离线转移的特性,这使得此电子现金拥有了与实物货币等效的可能。另外此电子现金系统适合于强有力的中心机构发行,具备实用性。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F830;TP309
【图文】：

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【参考文献】