量子代理多重盲签名协议设计与分析

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数字签名作为密码学的一个重要分支已经被广泛应用于提供安全的电子通信。数字签名具有身份认证、不可否认和数据的完整性等特质适合解决某些任务的安全问题,例如电子交易系统中的安全支付、电子合同的安全签订等。现今所使用的数字签名方案大都是基于公钥密码体制,其安全性基于某些数学难题的计算复杂度,例如离散对数、大整数素数分解等。随着计算机运算能力的不断提升,特别是量子计算机的提出,所有基于计算复杂性的数字签名方案都将会变得不安全。因此,数字签名的安全性不能再依赖于数学难解问题,而是应该为数字签名提供信息论安全。量子签名不同于传统的数字签名,它是利用量子物理学方法实现数字签名思想的一种新型签名体制,其安全性由量子力学基本原理保证,这些基本原理已被证明是无条件安全的。因此,量子签名受到越来越多的关注和青睐。针对现有的量子代理盲签名协议只能实现代理单重,本文主要对量子代理多重盲签名协议的设计和安全性进了研究和探索,分别根据量子纠缠和量子隐形传态的特性提出了两个量子代理多重盲签名协议,并对协议进行了详细的安全性分析和效率分析。主要研究成果如下:(1)提出了一个可公开认证的量子代理多重盲签名协议。该方案以GHZ态为基础,利用秘密共享原理实现多个原始签名人对代理签名人的授权,并结合经典编码方法实现对量子比特串的签名和验证。由于签名的产生没有使用验证者的密钥,因此任意验证者可根据量子单向函数和酉操作的特性验证签名是否有效,使得协议的应用场景更加广泛。协议的安全性基于无条件安全的量子密钥分发协议和一次一密算法。(2)提出了一个基于量子隐形传态的代理多重盲签名协议。该方案引入相位旋转操作,巧妙的实现了代理签名者代理多重的目的,而且确保了代理签名者的操作复杂性与原始签名人的数量无关。协议将Bell态中的两个粒子分别发送给原始签名者和验证者,原始签名者根据子密钥对粒子施加相位旋转局域操作,操作完成后将粒子序列发送给代理签名者。代理签名者根据原始签名者的授权证书对粒子序列施加逆复合操作还原Bell态,并在Bell基下对该粒子和待签名序中的粒子执行联合测量产生签名。验证者根据签名,对Bell态中的另一粒子施加相应酉操作产生待验证序列,与待签名序列比较,根据比较结果判断签名是否有效。协议安全性高且技术要求相对简单。通过分析表明:安全性方面,两个方案都能够满足签名的不可否认、不可伪造和盲性;效率方面,两个方案的签名效率与已有方案相比都有相对提高。
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