数字签名:基于椭圆曲线的签名方案_数字货币:DSA

在数字时代中,数字化文档的认证性、完整性和不可否认性,是实现信息化安全的基本要求。数字签名则是满足上述要求的主要方式之一,亦是现代密码学的研究内容之一。

数字签名有哪些形式?基于密码学的数字签名优势几何?有哪些常用的数字签名实现方案?使用过程中又潜藏何等风险?我们将先从理解概念为始,再为大家逐步深入介绍。

区块链百科No.34:基于椭圆曲线签名方案

随着计算机信息处理能力的不断提高,对密钥长度的要求也越来越高,这个问题对于存储能力受限的系统来说显得尤为突出。

椭圆曲线密码体制(ECC)的提出改变了这种状况,它可以用更短的密钥提供与其他体制相当的或者更高级的安全,并已成为迄今被实践证明安全、有效、应用较广的3种公钥密码体制之一。本文将继续为大家介绍基于椭圆曲线的数字签名方案。

李礼辉:抓紧研发数字人民币的批发型功能:金色财经报道,中国互联网金融协会区块链研究组组长、中国银行原行长李礼辉在2021全球财富管理论坛上表示,有必要策划数字人民币的国际化,在央行数字货币全球化进程中,应力争主导地位,抓紧研发数字人民币的批发型功能,适应金融机构之间支付清算的需求,谋划建设数字化国际金融中心和数字化国际财富管理中心。在数字金融全球制度建设中,我国应该主动参与并积极争取话语权,加强国际监管协调,促进达成监管共识,努力建立数字金融国际监管统一标准。[2021/10/25 20:53:49]

椭圆曲线在代数学和几何学上,已被广范研究了150年之久,有坚实的理论基础。

所谓椭圆曲线是指维尔斯特斯拉(Weierstrass)方程:

俄罗斯央行组建有12家银行参与的集团来测试数字卢布:俄罗斯央行组建有12家银行参与的集团来测试数字卢布。 (金十)[2021/6/30 0:15:42]

所确定的平面曲线,其中a、b、c、d、e属于域F,其可以是有理数域Q、复数域C,还可以是有限域GF(p)。

椭圆曲线是其上所有点(x、y)的集合,外加一个无穷远点O(定义椭圆曲线上一个特殊的点,记为O,它为仿射平面无穷远的点,称为无穷远点。在xOy平面上,可以看做平行于y轴的所有直线的集合的一种抽象)。

密码学中普遍采用的是有限域上的椭圆曲线,它是指椭圆曲线方程定义式中,所有的系数都是在某一有限域GF(p)中的元素。它最简单的公式为:

动态 | IMF建议东加勒比国家试用数字货币:金色财经报道,国际货币基金组织(IMF)建议东加勒比货币联盟(ECCU)国家试用数字货币,以增强该联盟的资源和能力。该区域包括圣基茨和尼维斯、圣卢西亚、安圭拉、安提瓜和巴布达、多米尼加、格林纳达以及圣文森特和格林纳丁斯。周五,IMF在对ECCU地区进行定期访问后发表了结论声明。鉴于对该地区的预测较为温和,IMF建议该地区尝试使用一种通用的数字货币。 据悉,ECCU地区受发行东加勒比元的东加勒比中央银行(ECCB)监管。[2020/2/8]

该椭圆曲线上只有有限个离散点,设为N,则N称为椭圆曲线的阶为N。N越大,安全性越高。基于此,椭圆曲线的图示可以表示如下:

CFTC 首次针对数字货币价格炒作提出警告:美国商品期货交易委员会(CFTC)首次针对数字货币价格炒作提出警告,表示“要注意那些交易量较少或者新的‘替代型’虚拟货币、数字货币或代币存在的价格炒作及操控局”。[2018/3/2]

当然,基于不同变量值,椭圆曲线还有其他的表示形式:

当我们仔细观察这些曲线时,能发现一些有趣特性:(1)对称性,即曲线上的任何一点都可以在x轴上反射,并保持曲线不变;(2)任何非垂直直线与曲线的交点至多有三个。

晚间数字货币行情梳理:根据Bitfinex交易平台数据显示,

BTC最新成交价格112754.29元,最高价达120838.84元,最低价格103533.69元,成交量8.23万,跌幅3.53%;

ETH最新成交价格5284.68元,最高价达5539.04元,最低价格4682.96元,成交量47.93万,跌幅1.62%;

BCH最新成交价格24803.83元,最高价达24919.42元,最低价格14366.58元,成交量30.58万,涨幅64.71%;

ETC最新成交价格259.70元,最高价达274.11元,最低价格225.46元,成交量199.46万,涨幅1.89%;

LTC最新成交价格2090.42元,最高价达2377.34元,最低价格1988.84元,成交量54.90万,跌幅7.73%。[2017/12/20]

我们可以把这条曲线想象成一场桌球游戏。在曲线上取任意两点并通过它们画一条直线,它将与曲线相交于另一个位置。在这个桌球游戏中,你在A点拿一个球,把它射向B点,当它击中曲线时,球要么直接向上反弹(如果它在x轴以下),要么直接向下反弹(如果它在x轴以上)到曲线的另一边。我们可以把球看做在两个点间移动,曲线上的任意两点碰撞可得到一个新的点。

A·B = C

或者可以用某一个点自身不断碰撞出新的点。

A·A = B

A·C = D

……

在这个过程中,一个初始点经由n次运算会得到最后到达的点,当你只知道这两个点的值,要找出n是很难的。

这就像一个人在房间里随机玩一段时间桌球游戏,对他而言,按照上面描述的规则一遍又一遍地击球是很容易的。但如果有人走进房间,球刚好结束到达一个点,即使他知道所有的游戏规则,以及球从哪个点开始,也不能确定球到达此处所被击中的次数。容易正向计算,难以反向计算,这也是陷门函数的基础。

1985年,Koblitz和Miller将椭圆曲线引入密码学,提出了基于有限域GF(p)的椭圆曲线上的点集构成群,在这个群上定义离散对数难题并构造出基于其的一类公钥密码体制,即基于椭圆曲线的离散密码体制,其安全性基于椭圆曲线上离散对数问题的难解性。

我们以基于椭圆曲线的ECDSA数字签名实现方案为例,阐述其具体的实现过程。

密钥生成算法

假设GF(p)为有限域,E是有限域GF(p)上的椭圆曲线。选择E上一点G∈E,G的阶为满足安全要求的素数n,即nG=O(O为无穷远点)。

选择一个随机数d,d∈[1,n-1],计算Q,使得Q=dG。那么公钥为(n,Q),私钥为d。

签名算法

假设待签名的消息为m,经过如下计算过程,签名者对消息m的数字签名为(r,s)。

验证算法

签名接收者B对消息m签名(r,s)的验证过程如下:

判断r和r1的关系,如果相等,则签名有效;否则,签名无效。

除了上述介绍ECDSA方案之外,基于椭圆的数字签名方案还有很多,而类似DSA的其他方案例如Schnorr、EIGamal等方案也都被移植到椭圆曲线有限群上。

从上述介绍可知,数字签名的安全性依赖于基于椭圆曲线的有限群上的离散对数难题。

与前章所述RSA数字签名和基于有限域离散对数的数字签名相比,基于椭圆曲线的数字签名方案具有如下特点:在相同的安全强度条件下,签名长度短,密钥存储空间小,适用于存储空间有限,带宽受限、要求高速实现的场合。

此外,椭圆曲线资源丰富,同一有限域上存在着大量不同的椭圆曲线,这也为安全性增加了额外的保障。

正是由于椭圆曲线具有丰富的群结构和多选择性,并可以在保持和RSA、EIGamal体制同样安全性的前提下大大缩短密钥长度,因而有着更为广阔的应用场景。

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