基于身份和私钥隔离的密码系统

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1、第4期周渊等：基于身份和私钥隔离的密码系统·25·基于身份和私钥隔离的密码系统周渊1，秦宝山2，曹珍富3（1.国家计算机网络与应急技术处理协调中心，北京100029；2.北京邮电大学，北京100876；3.上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200030）摘要：利用私钥隔离的思想来缓解基于身份密码系统中的私钥泄漏问题。首先构建了基于身份和私钥隔离的密码学原语，给出了这个原语的形式化安全模型，然后构造了一个具体的方案，并且证明了该方案的安全性。关键词：基于身份的密码；私钥隔离的密码系统；双线性配对中图分类号：TP301.6

2、文献标识码：A文章编号：1000-436X(2009)04-0021-06IdentitybasedandkeyinsulatedcryptosystemZHOUYuan1,QINBao-shan2,CAOZhen-fu3(1.NationalComputerNetworkEmergencyResponseTechnicalTeam/CoordinationCenterofChina,Beijing100029,China;2.BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Bei

3、jing100876,China;3.SchoolofElectronicandInformationElectricalEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Themethodofkeyinsulationtoidentity-cryptosystemswasapplied,forsolvingthekeyexposureproblemexistingintheidentity-basedschemeswereapplied

4、.Afterdevelopingtheformalsecuremodelforidentity-basedandkeyinsulatedcryptosystems,aconcreteschemeprovedsecureunderthismodelwasconstructed.Keywords:identity-basedcryptosystem;keyinsulatedcryptosystem;bilinearpairing第4期周渊等：基于身份和私钥隔离的密码系统·25·1引言收稿日期：2008-12-12；修回日期：20

5、09-02-12基金项目：国家重点基础研究发展计划（“973”计划）基金资助项目（2007CB311100）；国家高技术研究发展计划(“863”计划)基金资助项目(2007AA01Z446)；国家自然科学基金资助项目（60873217）FoundationItems:TheNationalBasicResearchProgramofChina(973Program)(2007CB311100);TheNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgramofChina(863P

6、rogram)(2007AA01Z446)；TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60873217)在传统公钥密码系统的密钥生成过程中，往往先生成私钥，然后再由私钥生成对应的公钥，因此公钥看似一段随机的乱码。因而如何将公钥与其对应主体的身份进行绑定就成为了一个难题。而这个问题能否有效解决恰恰是公钥密码系统或者数字签名能否被实用化的关键。为了解决这个问题，Kohnfelder在1979年提出了“公钥证书”的概念[1]。公钥证书通常包含这样一些内容，由公钥持有者的身份信息、公钥参数

7、等组成的消息，以及由可信第三方(称为证书权威，或CA)对该消息的一个数字签名。在此基础上，提出了基于目录的公钥认证框架。目前流行的基于目录的公钥认证框架有X.509证书框架[2]、PGP“信任网”[1]和简单公钥基础设施(SPKI)[3]。然而，建立和维护基于目录的公钥认证框架会使系统异常复杂，且成本异常的高[1]。由于传统的公钥密码系统受到公钥与其主体的身份绑定问题的挑战，人们一直希望能够找到一种途径来简化这个问题。1984年，Shamir[4]第4期周渊等：基于身份和私钥隔离的密码系统·25·试图绕开基于目录的公钥认证框

8、架的束缚，提出了基于身份的密码系统的思想。在这种密码系统的密钥产生过程中，公钥直接就是公钥拥有者的身份信息，因此这种公钥密码系统可以很自然地解决公钥与实体身份的绑定问题。基于身份的密码系统之所以可直接将身份信息作为公钥，是因为在其密钥产生过程中，先由实体的身份信息产生公钥，然后再由公钥产生