Ed25519签名方案的消息恢复变体是什么?

Ed25519-MR应该易于使用,快速,具有强大的安全性,并努力远离专利雷区,因为

[Ed25519]是带有附录的签名方案:它为签名的消息添加了512位的签名,以实现128位的推测安全性。 Message-Recovery变体会将一些已签名的消息嵌入到签名中,消息的所谓可恢复部分是成功验证的副产品,无需显式传输。我们希望最大程度地减少整体已签名消息的大小。

已提出具有椭圆曲线离散对数系列的消息恢复功能的签名方案,并获得了专利和标准化(请参见参考书目),包括ECNR(Nyberg-Rueppel), ECMR(Miyaji),ECAO(阿部-冈本),ECPV(Pintsov-Vanstone,又名ECPVS,PVSSR,ECSSR-PV),ECKNR(KCDSA / Nyberg-Rueppel),其名称分别为[ISO 9796-3]。 >

添加:对于带有附录的签名方案可以实现的收益,我感到困惑。我对[PV1999]和[AO1999]的理解是,对于$ b $位的安全性和任意消息,ECPV和ECAO将$ b $位嵌入到$ 4b $位签名中;当我对其他方案的了解有限时,有人希望嵌入$ 2b $位。


参考文献(可能是椭圆曲线)具有消息恢复功能的离散对数签名。

[NR1993]:Kaisa Nyberg和Rainer A.Rueppel,在CCS 1993的议事过程中,一种基于DSA给出消息恢复的新签名方案;
[NR1994]:id。,基于签名的消息恢复方案离散对数问题,在1994年EuroCrypt会议上进行;
[US'725]:Rainer A. Rueppel和Kaisa Nyberg,数字签名方法和密钥协商方法,US 5,600,725。

[M1995a]和[M1995b]:Atsuko Miyaji,基于离散对数问题的消息恢复签名方案中的弱点(续),在IEICE TF中;
[Mi1996a]:id。,适用于IEICE中消息恢复方案的签名方程式TF;
[Mi1996b]:id。,等效于椭圆曲线上DSA的消息恢复签名方案,在AsiaCrypt 1996的诉讼中;
[Mi1997]:id。,对消息恢复签名进行伪造的另一种对策在IEICE TF中;
[JP'357]:Miyaji Mitsuko,消息解码类型的签名系统,JP Pub。#H09-034357;
[JP'492]:id。,签名系统,JP Pub。 #H09-160492。

[AO1999]:安倍雅之(Masayuki Abe)和冈本达明(Tatsuaki Okamoto),在AsiaCrypt 1999诉讼中以消息恢复作为离散对数的安全签名方案;
[AO2001] id。, ID。,在IEICE TF中;
[JP'178]:id。,消息恢复类型签名系统及其程序存储介质,JP Pub。#2001-134178。

[PV1999] :里昂·平佐夫和斯科特·范斯顿e,数字时代的邮政税收,在FC 2000中进行;
[PV2000]:id。,提交给IEEE P1363a的文档,包括[PVSSR-D2]和[PVSSR-D3]。

[BJ2001]:Daniel RL Brown和Don B. Johnson,带有部分消息恢复的签名方案的正式安全证明,在CT-RSA 2001诉讼中;草案:[BJ2000-02],[BJ2000-06]。

[P1363a]:IEEE Standard 1363a-2004-公钥密码术规范-修订1:其他技术。

[ISO ISO9796-3]:ISO / IEC9796-3:2006,信息技术—安全技术—提供消息恢复的数字签名方案—第3部分:基于离散对数的机制。 HTML和PDF的免费预览。

[X9.92-1]:ANS X9.92-1-2009(2017年再次确认,据报道没有变化)。金融服务业的公共密钥密码术-提供部分消息恢复的数字签名算法-第1部分:椭圆曲线平佐夫-凡斯通签名(ECPVS)。


[Ed25519]:Daniel J. Bernstein,Niels Duif,Tanja Lange,Peter Schwabe,杨博银,高速高安全性签名,在CHES 2011诉讼中。

评论

一个人也许可以将Keccak的状态大小减少到512位,保持64位的宽度,theta和chi的索引将从mod 5更改为mod 3,phi和rho需要通过调整来减小,iota可以如果保持不变,则可以通过删除XOR并替换为修改的theta(通过扭曲的theta定义)并将先前的值插入IV(应检查的部分)来实现可逆的域扩展。或者节省时间,并说1600位签名是可以接受的。输出永远不会被截断(仅整个状态),整个消息都可以恢复!

@back_seat_driver:作为具有单独的签名和验证密钥的公共密钥签名方案,它究竟如何工作?

@SqueamishOssifrage我不确定,这听起来像是目标是对一条消息进行哈希处理,该消息将产生至少与消息的一部分匹配的摘要?我很困惑地解决了这个问题。

最近的这篇论文也许可以回答您的问题?它基于[AO1999],但是您提到的[JP'178]专利已同时失效。

#1 楼

修复有限字段$ k $和$ k'$,例如$ k = \ mathbb F_p $和$ k'= \ mathbb F_ {p ^ 2} $由$ \ mathbb F_p [i] /(i ^ 2 + 1表示)$,其中$$ p = 36 u ^ 4 + 36 u ^ 3 + 24 u ^ 2 + 6 u + 1 $$ for $ u = -2 ^ {62}-2 ^ {55}-1 $。修正以乘法形式写的组$ G $,例如$(\ mathbb F_ {p ^ {12}})^ \ times $。固定椭圆曲线$ E / k $和$ E'/ k'$,例如$ E / k:y ^ 2 = x ^ 3 + 2 $和$ E'/ k':y ^ 2 = x ^ 3 + 2 /(1 + i)$,带有双线性映射$ e \冒号E(k)\时间E'(k')\到G $,说是泰特(Tate)配对。将随机函数$ H \冒号\ {0,1 \} ^ * \修复为E(k)$,例如说$ m \ mapsto {+} x ^ {-1}(\ operatorname {SHA256}(m))$ ,其中$ {+} x ^ {-1}(x_0)$是$ E(k)$上的点,其中$ x $坐标为$ x_0 $,字典上最小的$ y $坐标。在大质数阶的E'(k')$中定点$ G \。 (曲线$ E / k $及其扭曲$ E'(k')$的这种选择通常被称为BN(2,254)。)

公钥是编码$的字节\在$ E'(k')$上的点$ A $下划线A $。在$ \下划线A $下的消息$ m $的签名是满足$ e(\ sigma,G)= e(的E(k)$中元素$ \ sigma \中元素$ \ underline \ sigma $的字节编码H(\ underline A \ mathbin \ Vert m),A)。$$

私钥是编码秘密标量$ a $的$ \ underline a $的字节;相应的公钥为$ \下划线A = \下划线{[a] G} $。要使用私钥$ \下划线a $对消息$ m $进行签名,签名者需要计算$ \ sigma = [a] H(A \ mathbin \ Vert m)$。这会产生签名,因为
\开始{align *}
e(\ sigma,G)
&= e([a] H(\下划线A \ mathbin \ Vert m),G )\\
&= e(H(\下划线A \ mathbin \ Vert m),G)^ a \\
&= e(H(\下划线A \ mathbin \ Vert m),[ a] G)\\
&= e(H(\下划线A \ mathbin \ Vert m),A)
\ end {align *}
通过$ e $的双线性。

请注意,在上述参数的选择中,可以通过将$ x $坐标的254位编码与单个位组合以区分两个可能的$ y,将签名编码为32个字节,甚至仅用255位。 $坐标。 (可以使用Decaf等技术对曲线点进行进一步压缩,留给读者练习。)

因此,您的预算中还剩下32字节和1位,即64字节Ed25519签名对消息的一部分进行编码,从而可以在64字节的签名中恢复32字节(加上1位)的消息!

然后让我们将Mr. Signature定义为64字节的字符串$ \下划线\ sigma \ mathbin \ Vert m $满足$$ e(\ sigma,G)= e(H(\ underline A \ mathbin \ Vert m),A),$$允许通过$ \ underline \恢复邮件sigma \ mathbin \ Vert m \ mapsto m $。

(我在开玩笑吗?也许吧!)

评论


$ \ begingroup $
我需要考虑降低安全性的细节。但是我完全了解了消息恢复过程以及变体概念的超弹性。从元角度来看:我投票赞成,但这是一个危险的斜坡。
$ \ endgroup $
–fgrieu♦
17 Sep 12'在4:32



$ \ begingroup $
我是秃鹰。我盘旋在危险的斜坡上吃早餐!
$ \ endgroup $
–吱吱作响的s骨
17年9月13日在17:39

$ \ begingroup $
BN *和Ed25519,是吗?这些如何结合? ed25519是否存在$ e(\ cdot,\ cdot)$? AFAIK Curve / Ed25519不友好配对。
$ \ endgroup $
–cypherfox
18年5月7日在16:23



$ \ begingroup $
@cypherfox这是个玩笑。唯一的关系是涉及椭圆曲线。
$ \ endgroup $
–吱吱作响的s骨
18年5月7日在16:25

$ \ begingroup $
@SqueamishOssifrage Aww。没有新的魔法。 :(
$ \ endgroup $
–cypherfox
18年5月7日在16:26