[发明专利]一种基于量子密钥的群签名系统

说明书

一种基于量子密钥的群签名系统，包括量子密钥生成器、签名密钥、量子群密钥生成器、群密钥、量子群签名模块、群签名、量子群签名验证模块；量子密钥生成器，是一种由激光光源产生的量子序列装置，用于形成新加入的群成员与群管理者的共享密钥；量子群密钥，根据量子群密钥成生器产生的量子态序列，由管理者颁发给群成员签名时加密使用，根据每次业务往来的不同而产生不同的序列；所述量子群签名模块，用于群成员对消息和签名进行量子加密。本发明带来有显著益处是，通过量子密钥的分配和测量来进行身份的确定，在提高安全性的同时，效率也更高，增加和删除群成员快捷，更适合复杂的群签名环境，具有不可关联性和抗联合攻击性，能够实现多个群成员的联合签名。

技术领域

本发明涉及密码学，群签名和量子加密领域，具体说是一种基于量子密钥的群签名系统。

背景技术

随着计算机和通信技术的快速发展，通过网络通信和交换信息的人数在不断的增加，信息的传输安全和身份的有效识别变得尤为重要。为及时解决这一类问题，数字签名便应运而生，推动了通信技术和电子政务等的快速发展。

所谓数字签名，是一种类似写在纸上的普通的物理签名，但是使用了公钥加密领域的技术实现，用于鉴别数字信息的方法。一套数字签名通常定义两种互补的运算，一个用于签名，另一个用于验证。只要加密的方法良好，则签名在传输的过程中很难被破译和篡改。数字签名体系可分为两部分：一是发送方的签名部分，发送方用自己的私钥对消息进行签名，二是接收方对签名的认证部分，接收方用发送方的公钥对签名进行认证。群签名，即群数字签名，在一个群签名方案中，一个群体中的任意一个成员可以以匿名的方式代表整个群体对消息进行签名。与其他数字签名一样，群签名是可以公开验证的，而且可以只用单个群公钥来验证。群签名的应用则主要是在公用资源的管理方面，如军事情报的签发，领导人的选举，电子商务重要新闻的发布，金融合同的签署等事务中，群签名都可以发挥重要作用。

就目前的群签名系统来说，都存在一些缺陷：

一、现有的群签名方案的效率比较低。现有的群签名和群公钥的长度依赖于群的大小，如果要保证群签名的安全性，往往需要一定长度的群签名和群公钥，随着群的增大，群签名和群公钥的位数也明显增长，这会导致签名过程及打开操作的运算量明显增大，导致群签名的效率降低。

二、现有的群签名方案，难以适应群成员的动态变化。现有的群签名方案是依赖整个群的大小和参数的，因此增加新成员需要重新设置整个系统，或者更改所有成员的签名密钥或群公钥，同样，群成员的退出或废除群成员，也需要更改所有的成员的签名密钥以及改变群的公钥。

三、现有的群签名方案基于经典的算法，安全性受到挑战。对于目前提供的经典的群加密或群签名算法，主要是基于现有计算机的运算能力有限、或者现有的计算机在有限时间内难以破解来进行的，增加群签名安全性的方法往往就是增加密钥的长度，来增加破解的难度，因为经典计算机随着计算规模的增大，计算量会呈现指数型增长，但是这种单纯的增加密钥长度的方式在量子算法面前显的不堪一击，如公钥加密算法RSA，数据加密标准DES等都受到了巨大的挑战。

四、现有的技术很难适应复杂群签名环境的需要。比如现有的群签名方案很难抵抗联合攻击或合谋攻击。对群签名的联合攻击或合谋攻击通常是群中的几个合法群成员联合起来进行的，他们能够利用其合法的身份信息伪造群签名，而且在现有的群签名方案中，这种伪造很难被群管理者发现。

五、现有技术难以实现多个群成员的联合签名。如果要实现两个以个或多个群成员的签名，现有技术往往需要增加两个或多个群成员的密钥，一方面导致群签名算法复杂，打开操作耗时，另一方面也容易造成群成员密钥的泄露，导致群签名安全威胁等问题。

随着量子计算机和量子计算的不断发展和运用，当前的群签名方案面临很大的安全威胁，但是同时，量子计算和量子加密也给群签名提供了一种改进的思路，有可能产生一种更加安全的群签名方案，然而目前的市场上很少有基于量子密钥的群签名系统。

发明内容