[发明专利]一种在线离线循环非平衡油醋签名方法

说明书

本发明公开了一种在线离线循环非平衡油醋签名方法，该方法将传统的非平衡油醋签名过程分解为离线和在线两部分，其中离线步骤与签名的消息无关，可以预先进行，计算过程中结合使用循环计算方法提升性能。在线部分在需要签名的时候，结合使用离线步骤存储的计算结果，完成最后的签名操作。本发明基于多变量公钥密码体制的非平衡油醋签名方案，是一种轻量级的数字签名方案，适用于低性能电子设备。本发明将非平衡油醋签名算法分割为离线和在线两部分，离线步骤计算可以预先进行，可以更加充分的利用能量同时加速在线签名过程。本发明在离线步骤的计算中，使用了循环计算方法，大大降低密钥的大小，同时缩短签名周期。

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，具体涉及一种在线离线循环非平衡油醋签名方法。

背景技术

密码技术，是信息安全的核心和基础，广泛用于网络通信、电子商务、银行、国防军事等领域。密码技术包括对称密码和非对称密码，非对称密码也称为公钥密码。

数字签名技术作为密码学技术中用于保护数据真实性的重要技术，几乎无处不在。除了服务器，个人电脑，智能手机等高性能设备会使用数字签名技术保护数据安全外，还有很多低性能的电子设备也需要数字签名技术保证数据的安全。例如：无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是一种分布式传感网络。它的末端是可以感知和检查外部世界的传感器。由于其低廉的成本和广泛的适用性，它被广泛使用于商业和工业应用中。在某些WSN应用中，传送数据的正确性至关重要。比如，在病患状态监测系统中，病人关键生理信息如果被篡改将会造成无法挽回的损失。不幸的是，类似无线传感器设备这样的低性能电子设备通常计算能力有限，存储空间较小，对功耗的要求敏感。传统的数字签名方案如ECDSA、RSA等方案因为能耗太高、签名延迟太长等原因都不太适用于此类设备。设计一个轻量级的、节能的数字签名方案目前是一个十分有价值的研究方向。

非平衡油醋签名(Unbalanced Oil and Vinegar Signature)是多变量公钥密码体制(MPKC)在数字签名领域的一个重要应用。非平衡油醋签名的基本结构是油醋多项式，多项式里面分有油变量和醋变量，选取好所有的醋变量的值后，油醋多项式就变成了关于油变量的线性多项式，通过一组油醋多项式，就可以产生一个签名。非平衡油醋签名本身是一种轻量级的签名方案，适用于那些性能较低的电子设备。但是传统的非平衡油醋签名方案仍然存在一些缺点，例如密钥长度较大，无法充分利用当下一些电子设备能够收集能量的能力等。这些缺点，导致该签名方案在低性能电子设备上的表现不佳。

因此，目前亟待提出一种在线离线循环非平衡油醋签名方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种在线离线循环非平衡油醋签名方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种在线离线循环非平衡油醋签名方法，所述的在线离线循环非平衡油醋签名方法包括：

离线步骤：在签名消息到来前，利用设备在能量采集高峰时无法继续存储的能量预先进行计算并存储中间结果，使用循环计算方法来构造中心映射矩阵，并使用循环矩阵的快速求逆方法求解其逆矩阵，计算过程包括：秘密参数选择、计算中心映射矩阵及其逆矩阵、生成公钥和私钥并存储计算结果；

在线步骤：在签名消息到来时，结合离线步骤存储的结果进行计算，计算过程包括：签名消息预处理、签名操作以及验证签名。

进一步地，所述的使用循环计算方法来构造中心映射矩阵包含以下步骤：

首先计算V*B₁+β₁得到循环矩阵G的第一行，其中V为醋变量，B₁为醋变量和油变量的交叉项系数，β₁为油变量的线性项系数；然后通过旋转(B₁,β₁)得到完整的循环矩阵G。