可证安全的新型签密体制研究

In general, encryption uses encryption algorithm and encryption key pair, and signature uses signature algorithm and signature key pair. These two algorithms and two key pairs are mutually independent. However, from the perspective of efficency improvement, if encryption and signature can share the same algorithm and the same key pair, then this can save storage space, reduces the costs of key management, shortens the time needed to verify key pair, and minimize the cost of change when the system functional requirements vary. This project considers signature and signcryption sharing one algorithm and one key pair,studies the associated formalized definition, security model and concrete schemes,includes PKI-based schemes,identity-based schemes,certificateless-based schemes and certificate-based schemes, studies special schemes with signature and signcryption sharing one algorithm and one key pair, including group signature,aggregate signature,proxy signature and threshold signature and the associated signcryption schemes sharing one algorithm and one key pair, and then proves these schemes are secure in the random oracle model or in the standard model, and explores the key exposure protection methods for corresponding schemes. Such studies will significantly improve the efficency of systems with a large number of users, storage-constrained environments and changes in the functional requirements，thus they are of greate theoretical significance and practical value.

)：通常加密使用加密算法和加密密钥，签名使用签名算法和签名密钥，这两个算法和两对密钥相互独立。但从提高效率的观点来看，如果加密和签名能共用一个算法和一对密钥，则这种用法能减少系统的存储空间、降低密钥管理的开销和减少验证密钥的时间，并且当系统的功能需求有变化时改动的代价最小。本项目考虑签名和签密共用一个算法和一对密钥的问题,研究其相应的形式化定义、安全模型和具体的方案，包括基于公钥基础设施PKI、基于身份、基于无证书和基于证书的方案，研究具有特殊性质的签名和签密共用算法和密钥的方案，包括环签名、群签名、聚合签名、代理签名和门限签名及相应的签密共用算法和密钥的方案，然后在随机预言机模型或标准模型中证明这些方案的安全性，并探索相应方案的密钥泄露保护方法。这样的研究将为具有大量用户的系统、存储空间受限的系统和功能需求有变化的系统带来效率上的显著提高，因而具有重要的理论意义和实际应用价值。

广义签密是对签密概念的进一步推广，它可以实现只需要一个算法和一对密钥而完成加密、签名和签密三种功能。本项目对广义签密及其拓展进行了研究。具体研究了无双线性对的无证书广义签密方案的安全性分析和基于PKI的多接收者广义签密方案的安全性分析、方案设计和安全性证明；研究了代理签名和代理签密共用算法和密钥的形式化定义、安全模型、方案设计、安全性证明和通用构造方法；研究了环签名和环签密共用算法和密钥的形式化定义、安全模型、方案设计和安全性证明；研究了密钥绝缘签名和密钥绝缘签密共用算法和密钥的形式化定义、安全模型、方案设计和安全性证明。此外，本项目还研究了标准模型下基于身份的代理签名的安全性分析、方案设计和安全性证明；研究了标准模型下基于证书的签名的方案设计和安全性证明；研究了标准模型下基于无证书的签密的方案设计和安全性证明；研究了基于身份的带消息恢复的代理签名和基于PKI的强指定验证者代理签名的安全性分析、方案设计和安全性证明。在高质量的国际、国内期刊和会议上发表了相应的论文。本项目的研究形成了一套广义签密的设计理论，为以后广义签密的研究提供了理论支持。这样的研究为具有大量用户的系统、存储空间受限的系统和功能需求有变化的系统会带来效率上的显著提高，因而具有重要的理论意义和现实意义。