轻量级密码及其在电子现金支付中的应用研究

发布时间：2017-10-22 02:12

  本文关键词：轻量级密码及其在电子现金支付中的应用研究

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【摘要】：随着信息时代的发展,人们生活中的各种数据与信息的安全性也越来越容易受到入侵与攻击,因此网络空间安全成为研究者们讨论与研究的热点。密码学是针对解决信息安全问题的一种有效的方式,其中轻量级密码则是一种安全与保护级别更高和实现效率更快的密码体制。数字签名作为密码学中的重要工具,在电子商务中起着举足轻重的作用。本文首先通过对密码学中的AES算法、RSA算法和Hash函数这三者分别进行轻量化,给出改进后算法的性能分析,并用理论研究数据说明其得到了轻量化。然后构造了一个新的数字签名方案,将构造的数字签名方案应用到电子现金支付系统中。具体如下:(1)对于对称密码算法AES,将字节与逆字节代换采用复合域算法来实现,列混合和逆列混合采用参数矩阵的乘积形式来实现,以此减少资源占用而实现形式上的优化;(2)对于非对称密码算法RSA,从传统的两个素数因子算法增加到三个素数因子算法。虽然素数因子的个数增加,但减少了其位数,在选择大素数因子时提高了其选择的效率。解密时结合中国剩余定理,降低了解密时计算量;(3)对于Hash函数,采用基于MD模式上并行的LFSR循环压缩构造了一个在硬件方面实现效率较高的哈希函数。实验数据显示,在硬件消耗上与另一种哈希Toeplitz比较,有明显提升;(4)构造的数字签名方案中,将其中的哈希函数混合了AES算法的优点,通过在每一迭代过程中与AES进行异或得到一个抗碰撞与速度快的新哈希。签名算法采用三因子素数的RSA,利用中国剩余定理将模幂运算的计算量降低,使得数字签名方案不仅安全而且高效;(5)最后将构造的数字签名方案应用到电子现金支付系统中,基于此方案的支付系统采用RSA盲签名,不仅具有不可伪造性,不可追踪性,同时也能对参与者消除其重复花费的忧虑。
【关键词】：轻量级密码 数字签名 AES RSA 电子现金
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-11
• 1.4 本文主要研究内容11-12
• 1.5 论文结构及内容安排12-14
• 第2章 密码学相关背景知识14-27
• 2.1 AES算法14-20
• 2.1.1 基础知识15-16
• 2.1.2 数学背景知识16-18
• 2.1.3 AES加解密算法18-20
• 2.2 RSA算法20-23
• 2.2.1 RSA中的数论算法20-22
• 2.2.2 RSA中的加解密算法22-23
• 2.3 HASH函数23-24
• 2.3.1 基本概念23
• 2.3.2 HASH中的压缩函数和迭代结构23-24
• 2.4 数字签名24-26
• 2.4.1 数字签名的定义与分类25-26
• 2.4.2 数字签名的安全性26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 轻量级密码设计与分析27-43
• 3.1 对称密码AES的优化及分析27-33
• 3.1.1 AES的硬件实现27-30
• 3.1.2 AES的结构优化30-32
• 3.1.3 AES在电子商务中的应用32-33
• 3.2 非对称密码RSA的三因子素数分析33-39
• 3.2.1 三因子素数RSA算法及证明33-35
• 3.2.2 RSA解密算法与中国剩余定理35-37
• 3.2.3 性能分析37-39
• 3.2.4 RSA在电子商务中的应用39
• 3.3 HASH函数的并行化设计39-42
• 3.3.1 并行输入LFSR压缩函数39-41
• 3.3.2 性能分析41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 一种新的电子现金签名方案及其应用43-53
• 4.1 电子现金43-45
• 4.1.1 电子现金概念与性质43-44
• 4.1.2 电子现金支付系统及其特点44-45
• 4.2 一种新的轻量级数字签名方案45-49
• 4.2.1 基于AES的哈希函数45-46
• 4.2.2 三因子素数的RSA签名46-47
• 4.2.3 基于三因子素数的RSA数字签名方案47-48
• 4.2.4 方案安全性分析48-49
• 4.3 基于改进的RSA盲签名的电子现金支付系统49-52
• 4.3.1 支付系统初始化49
• 4.3.2 取款协议49-51
• 4.3.3 支付协议51
• 4.3.4 存款协议51-52
• 4.3.5 支付系统安全性分析52
• 4.4 本章小结52-53
• 结论53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-59
• 攻读学位期间取得学术成果59

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本文编号：1076276