[发明专利]一种基于掩码的彩虹签名装置和方法

权利要求书

1.一种基于掩码的彩虹签名装置，其特征在于，包括：

消息签名管理器，包括消息模块和签名模块，用于获得消息向量和存储签名向量；

密钥管理器，包括仿射密钥和中心密钥，用于获得仿射密钥矩阵和向量、获得中心密钥矩阵；

光敏随机数发生器，用于将采集到的实时光敏数据转换成随机数；

湿度随机数发生器，用于将采集到的湿度数据转换成随机数；

向量加法器，包括第一向量加法模块和第二向量加法模块；

矩阵向量乘法器，包括第一矩阵向量模块和第二矩阵向量模块；

多项式求和运算器，包括加法模块和乘法模块；

方程组求解运算器，包括归一模块和消元模块。

中央处理器，包括密码处理器和接口控制器，用于调用其他模块和输出签名向量。

2.根据权利要求1所述的基于掩码的彩虹签名装置，其特征在于，所述消息模块存储从输入端口输入的消息y＝y(y₀,y₁,...,y_m-1)，每个元素代表一个字节，均是特定有限域GF(2⁸)的元素，待签名的信息共m字节，m为正整数。

3.根据权利要求2所述的基于掩码的彩虹签名装置，其特征在于，签名模块存储计算的签名x＝x(x₀,x₁,...,x_n-1)，每个元素代表一个字节，均是特定有限域GF(2⁸)的元素，待签名的信息共n字节，n为正整数。

4.根据权利要求3所述的基于掩码的彩虹签名装置，其特征在于，所述仿射密钥由L₁,L₂组成；

L₁是一个线性放射变换，可以表示为：

y＝ax+b，a是m×m的矩阵，b是宽度为m的向量，矩阵和向量的每个元素均是特定有限域GF(2⁸)的元素；

L₂是一个线性放射变换，可以表示为：

y＝cx+d，c是n×n的矩阵，d是宽度为n的向量，矩阵和向量的每个元素均是特定有限域GF(2⁸)的元素。

5.根据权利要求1所述的基于掩码的彩虹签名装置，其特征在于，所述中心密钥由f组成；

f是一个中心映射变换，包括多个多元二次多项式的系数。

6.根据权利要求1所述的基于掩码的彩虹签名装置，其特征在于，所述光敏随机数发生器包括光敏传感器模块和光敏随机数模块；所述光敏传感器模块用于采集实时光敏数据；所述光敏随机数模块用于将光敏数据转换成随机数。

7.根据权利要求1所述的基于掩码的彩虹签名装置，其特征在于，所述湿度随机数发生器包括湿度传感器模块和湿度随机数模块；所述湿度传感器模块用于采集实时湿度数据；所述湿度随机数模块将湿度数据转换成随机数。

8.根据权利要求1所述的基于掩码的彩虹签名装置，其特征在于，所述接口控制器由输入端口A和B、输出端口C组成，输入端口A、B和输出端口C均是单字节宽度；其中，输入端口A用于接收待签名的信息或私钥；输入端口B用于接收待签名的信息或私钥，输出端口C用于输出签名；

输入端口A、B和输出端口C可以表示为：

A＝A(A₀,A₁,...,A₇)；

B＝B(B₀,B₁,...,B₇)；

C＝C(C₀,C₁,...,C₇)。

9.基于权利要求1～8任一项所述基于掩码的彩虹签名装置的彩虹签名方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用者通过中央处理器的接口控制器输入待签名的信息y＝y(y₀,y₁,...,y_m-1)和私钥L₁,L₂,F；中央处理器接收待签名的信息和私钥；

(2)中央处理器调用消息签名管理器，消息模块获得消息向量y＝y(y₀,y₁,...,y_m-1)；

(3)中央处理器调用光敏随机数发生器，生成随机向量y'＝y'(y'₀,y'₁,...,y'_m-1)；

(4)中央处理器调用向量加法器，第一向量加法模块计算y”＝y+y'；

(5)中央处理器调用密钥管理器，获得仿射密钥矩阵a和向量b；

(6)中央处理器调用矩阵向量乘法器和向量加法器，第一矩阵向量模块和第一向量加法模块计算

(7)中央处理器调用矩阵向量乘法器，第一矩阵向量模块计算

(8)中央处理器调用向量加法器，第一向量加法模块计算

(9)中央处理器调用密钥管理器，获得中心密钥矩阵f；

(10)中央处理器调用湿度随机数发生器，生成第一层彩虹的醋随机向量；

(11)中央处理器调用多项式求和运算器和方程组求解运算器，f带入多项式系数，第一层彩虹的醋随机向量代入多项式，加法模块和乘法模块计算中心映射变换

(12)中央处理器调用光敏随机数发生器，生成随机向量

(13)中央处理器调用向量加法器，第二向量加法模块计算

(14)中央处理器调用密钥管理器，获得仿射密钥矩阵c和向量d；

(15)中央处理器调用矩阵向量乘法器，第二矩阵向量模块计算

(16)中央处理器调用矩阵向量乘法器和向量加法器，第二矩阵向量模块和第二向量加法模块计算

(17)中央处理器调用向量加法器，第二向量加法模块计算x＝x'+x”.；

(18)中央处理器调用消息签名管理器，签名模块存储签名向量x＝x(x₀,x₁,...,x_n-1)；

(19)将x＝x(x₀,x₁,...,x_n-1)输出至中央处理器的接口控制器。