椭圆曲线数字签名在电子商务中的应用

来源 :电脑知识与技术 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luyan135
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:电子商务的安全性随着电子商务的发展越来越重要。椭圆曲线数字签名是用来保证电子商务安全的技术,在实现身份认证、数据完整性和不可抵赖性等功能方面都有重要作用。椭圆曲线密码体制提供了最高的位安全强度,椭圆曲线数字签名为电子商务安全问题提供一个新的参考。
  关键词:ECDLP;数字签名;ECDSA;离散对数
  中图分类号:TP311 文献表示码:A文章编号:1009-3044(2010)11-2824-02
  
  Application of ECDSA in the E-Business
  LIU Zhi-ping
  (Modern Education Technology Centre, Heze University, Heze 274015, China)
  Abstract: With the rapid development of E-Business, the security of E-Business looks increasingly important. Signature scheme based on the elliptic curve cryptosystem (ECDSA) is the important technology, and plays an important role in realizing the functions of identification anthentication and data integrity. Elliptic curve cryptosystem provides the highest strength-per-bit. ECDSA provides a new reference for the security of d E-Business.
  Key words: ECDLP; digital signature; ECDSA; discrete logarithm
  
  1 椭圆曲线密码体制
  椭圆曲线密码是基于椭圆曲线的一种公钥体制。由于基于有限乘法群在离散对数问题的密码体系受到威胁,人们提出了能否用其它有限群来代替有限乘法群。1985年,Neil Koblitz和Victor Miller分别独立提出了以椭圆曲线上的有理点构成的Abel群为背景结构、基于椭圆曲线密码离散对数问题的椭圆曲线密码体制,使用椭圆曲线有限群来代替有限乘法群。利用有限域上椭圆曲线的点构成的Abel群离散对数难解性,实现加密、解密和数字签名,构建椭圆曲线密码体制。椭圆曲线密码体制(ECC)是目前的一个研究热点[1]。椭圆曲线有理点群的结构使得密码体制的参数选择更加灵活,安全性更高。
  1.1 椭圆曲线数学定义
  椭圆曲线是由维尔斯特拉斯(Weiertrass)方程:
  y2 a1xy a3y=x3 a2x2 a4x a6
  所确定的平面曲线E。椭圆曲线E上点P(x1,y1)和Q(x2,y2),连接点P和Q交曲线E于另一点,过该点作平行于纵坐标轴的直线与曲线E相交于点R(x3,y3),则R为P和Q两点之和,记为R = P Q,这就是椭圆曲线的加法运算。曲线E上任一点自加,记为2P = P P。对于k个相同点的相加,即P P ... P,可表示为kP,称为点乘或数乘。
  1.2 椭圆曲线离散对数问题(ECDLP)
  椭圆曲线离散对数的困难性是椭圆曲线密码方案安全性的基础,目前还没有有效的算法解决此问题.。根据椭圆曲线点乘的运算法则,给定有限域上的椭圆曲线E,基点P的阶为n,点Q∈E,寻找一个整数k∈[0, n-1],使得Q=kP。整数k称为Q的基于P的离散对数,该类问题即为椭圆曲线离散对数问题,记为ECDLP。求解ECDLP问题最简单的方法是穷举法,计算P,2P,3P . . . 一直计算得到Q。穷举法运算时间最坏为n步,平均为n/2步,只需要通过选取n足够大的椭圆曲线,穷举法就不可能实现。另外还有Shanks的小步大步算法,该算法预先计算并存储P的倍数,选取整数a,计算Q-aP,Q-2aP,Q-3aP,. . . ,一直到Q-iaP在预存的P的倍数表中出现。已知的最好的攻击方法是Pollard-ρ算法和Pohilg-Hellman算法相结合,该方法把ECDLP问题进行分解,分解之后的ECDLP问题比较容易解决。如果n含有大素数因子,或者n本身就是大素数,该算法计算也是指数级的。
  2 椭圆曲线数字签名
  2.1 数字签名概念
  在现实生活中,签名代表着一个人的身份和许可。在电子商务中,电子信息可以被任意复制和修改,无法直接应用于身份的鉴别,必须运用其它手段对电子信息进行处理,这就是数字签名。如果要满足电子商务安全的需要,数字签名须满足以下要求:1) 签名算法本身是安全的;2) 签名者在对电子信息签名后不能否认自己所做的签名;3) 签名接收者能够验证签名的所属;4) 其他任何人不能伪造签名者的签名;5) 交易双方如果对签名的真假有争议时,第三方能够解决争议。只有满足这些条件,电子商务各方才能有信心参与电子交易,提高效率。
  公钥加密算法一个用途是加密,另一个用途就是数字签名。公钥加密算法有两个密钥,一个是公钥,可以对外公开,不要求保密;另一个是私钥,私钥要求保密,不能泄露,且通过公钥不能推算出私钥。公钥与私钥是对应的,由公钥加密的只能是由私钥解开。数字签名是交易一方利用私钥对信息进行加密,交易另一方使用对方公开的公钥进行解密,如果能成功解开,则该信息是对方所发送。由于私钥不公开,只能私钥所有人持有,所以也不能否认自己发送的信息。
  2.2 椭圆曲线数字签名
  电子商务中常用的公钥加密算法是RSA,对电子信息进行数字签名也是用RSA。由于椭圆曲线密码系统的密钥短、速度快的优势,采用椭圆曲线密码系统的也越来越多。在椭圆曲线密码系统中,数字签名算法为椭圆曲线数字签名算法(ECDSA) [2]。该算法公布椭圆曲线的各个参数,包括有限域的阶、椭圆曲线上的基点、基点的阶及椭圆曲线的各个系数等,另外还包括摘要算法。
  假设椭圆曲线基点为G (x1, y1)。交易方A发送给交易方B签名信息时,椭圆曲线数字签名如下[3]:
  A生成签名:
  1)选择随机整数k [1,n-1];
  2)计算R=kG (x1, y1);
  3)计算r=Rx mod n (Rx是R的横坐标),若r=0,则返回(1);
  4)计算信息摘要e;
  5)计算s=k-1(e rd) mod n,d为A的私钥,若s=0,则返回(1);
  6)(r, s)是信息的签名,A把签名传送给B。
  B收到签名(r,s)后,验证签名:
  1)验证r和s 是否为[1,n-1]内的正整数;
  2)计算信息摘要e;
  3)取得A的公钥Q;
  4)计算w=s-1 mod n;
  5)计算u=ew mod n;
  6)计算v=rw mod n;
  7)计算T=uG vQ;
  8)如果T=O,拒绝签名;否则计算v=Tx mod n (Tx是T的横坐标);
  9)当v=r时,接受签名。
  3 总结
  随着我国推进电子商务力度的加强和网络的飞速发展,电子商务已成为一种趋势,其安全性问题越来越受到人们的关注。作为已知公钥密码体制中最高安全强度的ECC克服了以往公钥系统速度慢的缺陷,能在32位的PC机上快速实现。ECC是密码学界普遍看好的、有望取代RSA,成为下一代通用的公钥密码体制。ECDSA是由IEEE工作组和ANSI X9组织开发的快速签名方案。32位的ECDSA算法的签名安全强度相当于1024位的RSA。将ECDSA算法应用于电子商务身份认证系统中,可以有效的提高身份认证的安全性和可靠性,ECDSA也必将是数字签名技术今后的应用热点和技术主流。
  参考文献:
  [1] 徐秋亮,李大兴.椭圆曲线密码体制[J].计算机研究与发展,1999(11):1281-1288.
  [2] 孙家泽,张荣.椭圆曲线数字签名软件设计与实现[J].西安邮电学院学报,2008(9).
  [3] 罗涛,易波.关于椭圆曲线数字签名算法研究[J].计算机工程与应用,2003(29).
其他文献
以东亚文化圈的视角来看,中韩文化本属同源,都深蕴着传统儒释道文化的精神;以东亚经济圈的视角来看,中韩经济虽然选择了不同的发展模式,但又共同推动着东亚经济的繁荣。从本质上
《吕氏春秋》是秦朝统一前夕,由丞相吕不韦组织门客编写的一部文献总集。由于书中集合了先秦诸子中多家思想成分,如儒、道、墨、法、阴阳、农、兵、纵横等,自《汉书·艺文志》始
骨骼在人的一生中是处于不断转换、重塑,以维持骨骼机械完整性的过程中的,骨骼重建包括破骨细胞降解基质的骨吸收,和成骨细胞形成基质的骨形成。在成人骨架中,新骨形成是骨重
作为诗歌史上的伟大诗人,拜伦具有世界性的影响。他的诗歌揭露了十九世纪欧洲社会的黑暗,反映了人们反抗恶势力的期望。他的作品对现实进行了强有力的批判,并塑造出一系列“拜伦
摘要:改革创新的计算机基础教育是现代化、信息化人才培养的需要。对Visual Basic程序设计课程教学内容、授课形式、上机实验、考试形式等进行改革,重在素质教育,培养学生学习计算机编程的兴趣,锻炼其逻辑思维、发挥创新、技术应用的能力,有效提高了教育教学质量。  关键词:素质教育;VB;教学改革  中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)11-2811-02  
摘要:计算机机房日常管理繁琐,系统软件安装工作量大,实验环境维护困难。在总结实践经验的基础上,积极采用系统备份、硬件等技术对计算机机房进行有效管理与维护。  关键词:计算机;机房管理;机房维护;一键还原精灵  中图分类号:TP308文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)11-2813-02    Secondary Vocational School Management and
该文是一篇根据《论语》及有关文献,力图比较全面、系统、细致地分析和阐释儒家孔丘"美学"及其主要诗艺批评思想的专论.它首先确立全文阐释研究的方法学基础,并借鉴国外有关
摘要:癌症是严重威胁人民生活健康的主要疾病。放射治疗的效果评价,放疗病人预后观察,影响放疗的危险因素探讨,都需要建立一个严密而完善的放射治疗病人资料的数据库。放疗病人计算机管理信息系统主要实现医院肿瘤放疗病人的相关信息管理。放疗病人计算机管理系统的实现,为肿瘤患者看病提供方便,也为医生和医学研究人员收集肿瘤患者资料提供了一个好的平台。  关键词:管理信息系统;数据库;信息安全;放疗  中图分类号:
龙龙自我扮演另一面有着化妆师背景的龙龙可以通过精致的化妆和高超的摄影技巧去扮演各种各样的角色,因为可以用影像去展现他平时无法展现的一面。以往我希望通过妆容达到模
摘要:该文通过我们多年来对模拟电子技术实验教学经验的摸索,有针对性地从教学理念、教学内容、教学方法和教学手段等方面提出几点想法及具体做法,对培养学生的独立思考和实践的能力提出了明确要求,以培养学生的实验技能和创新意识。   关键词:模拟电子技术;实践教学;教学改革  中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)11-2819-02    Practical Teac