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在信息化社会里,特别是随着电子商务,电子政务的发展和广泛应用,信息安全显得格外重要。为了保证电子支付、电子合同、电子投票、电子文件等电子信息的安全性,数字签名随之产生。数字签名按签名用户的数量分为单个用户签名和多个用户即多重数字签名。
本文首先探讨了多重数字签名这一课题的研究意义,分析总结了课题的研究现状,随后深入研究了数字签名及其依赖的密码学技术,尤其是多重数字签名和椭圆曲线密码体制。
多重数字签名是多个用户对同一电子信息进行签名。根据签名有无先后顺序,多重签名分为有序多重签名和广播多重签名。而结构化多重签名是所有签名者遵循某种结构进行签名,这种结构可以是有序的、无序的或两者结合。
对签名系统来说,最重要的是其安全性。在现有的公钥密码体制中,椭圆曲线密码体制在安全性方面有着自身独特的优势,而其在密钥空间、带宽要求和计算量等方面也都优于其它公钥密码体制,因此已成为人们越来越关注的课题,它的发展必将推动多重数字签名的研究。
本文研究了目前具有典型性的几种多重数字签名算法,在此基础上,提出了一种新的结构化多重数字签名算法,算法基于椭圆曲线公钥密码体制,这也是本文的创新之处。新算法适用于这样一种签名结构:总体上看其签名顺序是有序的,但在签名的生成过程中,又有一些签名者按照广播的方式进行签名。算法的思想是将位于两个相邻的有序签名节点(这两个有序签名节点之间不存在其它有序签名节点)之间所有的广播签名者看作一个虚拟节点,将包含两种签名方式的结构化简成只包含有序签名的结构。此外,笔者设计了一个签名中心参与必要的控制以保证算法的有效性。算法分为三个部分,初始化,签名和验证。初始化阶段按照签名结构的倒序生成签名公钥和临时签名公钥,签名按照正常的顺序进行,而在签名的验证部分,有序签名者的签名由它后一个签名者验证,广播签名者的签名由签名中心验证。本文分别用数学方法和实验对算法的有效性进行了验证,分析了算法的安全性和优缺点,有利于算法的应用和改进。最后探讨了其在电力企业工作流程中的应用。