可证安全的聚合签名体制及其应用研究

An aggregate signature scheme allows a public algorithm to aggregate n signatures of n distinct messages from n signers into a single signature. By validating the single resulting signature, one can be convinced that the messages have been endorsed by all the signers. This primitive is useful in wide applications since they allow bandwidth and computational savings. This project aims to investigate the design and security analysis of aggregate signature in the standard model according to the public key authentication approaches. In addition, we will also discuss the construction of the privacy-preserving aggregate signature with the applications in ad hoc networks. Finally, we will study the formal definition and construction of the aggregate signature from lattice-based cryptography and multivariate public key cryptosystem. The innovative study of this project will find further the work principle of aggregate signature in the standard model, privacy-preserving aggregate signature with its applications and aggregate signature with quanta attacks resilience; and thus provide a theoretical basis and technical support for the actual cryptographic applications. Therefore, this project has important scientific significance, academic value and practical value.

聚合签名是一种能够将n个不同用户对n个不同报文的签名聚合成一个短签名的数字签名算法，只需对合成后的签名进行验证就能够确信签名来自指定的n个用户。由于聚合签名在很大程度上提高了签名的验证与传输效率，因而具有广泛的应用场景。本课题将以公钥认证方法为线索，研究在标准模型下聚合签名体制的设计与可证明安全性；研究具有隐私保护功能的聚合签名方案，并探讨其在自组织网络中的应用；研究如何利用格中的最短向量问题和最近向量问题以及有限域上随机产生的多变量二次多项式方程组的求解问题来设计可以抵抗量子攻击的聚合签名体制。本项目注重源头创新，有望在标准模型下聚合签名体制、具有隐私保护功能的聚合签名及其应用、抗量子攻击的聚合签名体制三方面取得一定突破。本项目的创新研究将进一步发现聚合签名体制的工作原理，为实际的密码应用提供理论基础和技术保障。因此，本项目具有重要的科学意义、学术价值和应用价值。

聚合签名是一种能够将n个不同用户对n个不同报文的签名聚合成一个短签名的数字签名算法，只需对合成后的签名进行验证就能够确信签名来自指定的n个用户。由于聚合签名在很大程度上提高了签名的验证与传输效率，因而具有广泛的应用场景。本课题将以公钥认证方法为线索，研究了聚合签密方案的设计与安全性证明、不同场景的匿名认证协议的设计、支持安全外包计算的细粒度访问控制机制的设计与分析、代理重加密体制和密钥隔离密码体制的设计与安全性证明。针对这些研究问题，我们深入分析了国内外现有的方案，提出了自己的新方案或者改进方案，在高质量的国际期刊和会议上发表了相应的论文，并出版了英文专著。本项目的研究形成了一套形式化安全模型下聚合签名体制的设计理论，发现了无证书匿名认证协议和支持安全外包的细粒度访问控制机制的构造方法，为以后的匿名认证协议和细粒度访问控制机制提供了理论支持，为一些需要支持匿名认证和安全数据共享的应用提供技术保证。