仲裁量子签名方案的若干问题研究

发布时间：2017-09-14 16:23

  本文关键词：仲裁量子签名方案的若干问题研究

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【摘要】：数字签名作为密码学研究的重要分支,在身份认证和数据完整性’保护等方面扮演着至关重要的角色。然而,量子计算的发展给基于数学难解问题的经典数字签名方案带来了巨大的安全隐患。为了确保数字签名在量子环境下的安全性,一种将量子理论直接应用于数字签名的研究方向被提出,这就是量子签名。在目前的量子签名研究中,仲裁量子签名作为方案设计和分析的基本思想,具有重要的理论价值和实际应用前景。本文正是以仲裁量子签名方案为研究对象,从加密算法分析和具体应用方案分析两个角度,揭示了目前量子签名中存在的设计缺陷和安全性隐患,并提出了安全的设计方案和改进策略。本文的研究内容和主要贡献如下：在仲裁量子签名方案中的加密算法分析方面,首先分析了Choi加密算法的脆弱性,发现该加密算法并不能抵御接收者的伪造攻击；进而,从更为一般的角度,证明了现有的针对量子消息和经典消息的加密算法,同样无法抵御接收者的伪造攻击。上述结果充分表明了以保密通信为目的设计的量子加密算法并不能直接应用于仲裁量子签名来保证方案的安全性。在仲裁量子签名方案中的加密算法设计与改进方面,首先确定了Choi加密算法的适用条件,指出了针对带有旋转签名预处理操作的仲裁量子签名方案,可以通过改进Choi加密算法来抵御接收者的伪造攻击；随后,从密钥多维度控制的角度,设计了一系列可抵御伪造攻击的一般性量子加密算法,包括可控辅助算子加密算法、对应关系加密算法、串行连续加密算法和并行多算子加密算法。在具体应用背景下的仲裁量子签名方案的设计与分析方面,首先分析了两类仲裁量子群签名方案的实用性和安全性,发现Wen等人的Bell态量子群签名方案其本质是一个两方的签名方案,接收者完全可以伪造签名,签名者也完全可以否认签名；而在Xu等人的非纠缠态仲裁量子群签名方案中,签名者可以通过实施截获重发攻击来成功否认签名；进一步,利用基本的纠缠交换技术,设计了一种更为安全实用的仲裁量子群签名方案；最后,分析了一种量子代理弱盲签名方案的实际可行性,指出了该方案中缺少必要的权限控制机制,导致接收者可以任意伪造合法的签名。
【关键词】：仲裁量子签名 量子加密算法 群签名 代理签名 盲签名
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O413;TN918.91
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景以及意义11-12
• 1.2 研究现状12-14
• 1.3 论文安排及主要研究成果14-17
• 第二章 仲裁量子签名基础知识和典型方案介绍17-27
• 2.1 未知量子态相等性比较技术17-18
• 2.2 量子加密算法18-20
• 2.2.1 量子一次一密算法18-19
• 2.2.2 量子块加密算法19-20
• 2.3 典型仲裁量子签名方案介绍20-24
• 2.3.1 GHZ态仲裁量子签名方案20-22
• 2.3.2 Bell态仲裁量子签名方案22-23
• 2.3.3 非纠缠态仲裁量子签名方案23-24
• 2.4 本章小结24-27
• 第三章 仲裁量子签名方案中的加密算法脆弱性分析27-39
• 3.1 Choi加密算法的脆弱性分析27-33
• 3.1.1 算法介绍27-30
• 3.1.2 算法分析30-33
• 3.2 一般性加密算法的脆弱性分析33-37
• 3.2.1 一般性量子消息加密算法分析33-35
• 3.2.2 一般性经典消息加密算法分析35-37
• 3.3 本章小结37-39
• 第四章 仲裁量子签名方案中的加密算法改进39-51
• 4.1 特定条件下的Choi加密算法改进39-43
• 4.2 一般情况下的改进加密算法设计43-49
• 4.2.1 可控辅助算子加密算法43-45
• 4.2.2 对应关系加密算法45-47
• 4.2.3 串行连续加密算法47-48
• 4.2.4 并行多算子加密算法48-49
• 4.3 本章小结49-51
• 第五章 具体应用背景下的仲裁量子签名方案设计与分析51-71
• 5.1 针对两类典型仲裁量子群签名方案的分析51-59
• 5.1.1 针对Wen的Bdll态仲裁量子群签名方案分析51-54
• 5.1.2 针对Xu的非纠缠态仲裁量子群签名方案分析54-58
• 5.1.3 总结和讨论58-59
• 5.2 基于纠缠交换的安全仲裁量子群签名方案设计59-63
• 5.2.1 方案设计59-61
• 5.2.2 安全性分析61-63
• 5.2.3 总结和讨论63
• 5.3 一种仲裁量子代理弱盲签名方案分析63-69
• 5.3.1 方案介绍64-66
• 5.3.2 方案分析66-68
• 5.3.3 总结和讨论68-69
• 5.4 本章小结69-71
• 第六章 全文总结与展望71-75
• 6.1 全文总结71-73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-89
• 致谢89-91
• 攻读博士学位期间发表的学术论文目录91-93
• 博士在读期间参与的项目93

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本文编号：851045