數(shù)字簽名、簽名認證裝置以及數(shù)字簽名方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)字簽名、簽名認證裝置以及數(shù)字簽名方法，所述方法包括：發(fā)送方對原始信息M進行哈希運算后得到哈希值e；并將M使用加密公鑰進行加密運算后得到加密信息；所述發(fā)送方對M運用e進行數(shù)字簽名得到M的簽名后，將M的簽名與所述加密信息一并發(fā)送給接收方；所述接收方使用加密私鑰將所述加密信息進行解密得到M后，對解密后得到的M進行哈希運算得到所述哈希值e；所述接收方利用得到的e，以及接收到的M的簽名進行簽名認證。應(yīng)用本發(fā)明，可以提高數(shù)字簽名和簽名認證的效率，同時也提高了信息的安全性。
【專利說明】數(shù)字簽名、簽名認證裝置以及數(shù)字簽名方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軟件領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字簽名、簽名認證裝置以及數(shù)字簽名方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字簽名是非對稱密鑰加密技術(shù)與數(shù)字摘要技術(shù)的應(yīng)用，主要包括發(fā)送方的信息 簽名和接收方的信息簽名認證。作為一種實現(xiàn)簽名認證的重要技術(shù)，數(shù)字簽名能夠提供身 份驗證、數(shù)據(jù)完整性、不可抵賴等安全服務(wù)。
[0003] 目前，數(shù)字簽名方案大體可以劃分為RSA簽名算法、DSA(Digital Signature Algorithm，數(shù)字簽名算法）算法和 ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm, 橢圓曲線數(shù)字簽名）算法。其中，由于ECDSA數(shù)字簽名方案中主要是基于橢圓曲線的特殊 幾何運算，使得橢圓曲線數(shù)字簽名算法相較于RSA算法和DSA算法有著更低計算能力和內(nèi) 存要求的優(yōu)勢，而且，還有著難以破解和攻擊的特點。
[0004] 事實上，在現(xiàn)有的橢圓曲線數(shù)字簽名算法中，預(yù)先給出全局參數(shù)Gp η、隨機選取的 私鑰屯和與私鑰對應(yīng)的公鑰％;其中，心為設(shè)定的橢圓曲線上的一個基點，！!& = 0,（^ = 。如圖1所示，在現(xiàn)有的橢圓曲線數(shù)字簽名算法中信息Μ的發(fā)送者可以通過如下步驟對 信息Μ進行簽名：
[0005] S101 :選取一個隨機數(shù) kQ，其中，kQ e [1，η-1]。
[0006] S102 :根據(jù)公式 Ρ。= k#。,計算出點 Ρ。的坐標（xpCll, yp(ll)。
[0007] S103 :令r = xpQlmod n，判斷r是否取值為0,若是，則回到步驟S101 ;否則，執(zhí)行 步驟S104。
[0008] S104 :對信息Μ進行哈希運算后得到哈希值e，e = SHA1 (M)。
[0009] S105 :令s = k_1(e+dr)modn，判斷s是否取值為0,若是，則回到步驟S101 ;否則， 執(zhí)行步驟S106。
[0010] S106 :利用（r，S)對信息Μ進行簽名。
[0011] 如圖1所示，在現(xiàn)有的Ε⑶SA數(shù)字簽名方案中信息Μ的接收者可以通過如下步驟 對接收的信息Μ進行簽名的認證：
[0012] S107 :對接收的信息Μ進行哈希運算后得到哈希值e，e = SHA1 (Μ)。
[0013] S108 :根據(jù)公式 X。= u1Gq+u2Qq,計算出點 X 的坐標（xxQl, yx(ll);其中，ul = (ew) modn, u2 = (rw)mod n, w = s imod n〇
[0014] S109 :計算出v = xx(llmodn ;判斷v是否等于r,若是，則簽名有效，否則簽名無效。
[0015] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在上述現(xiàn)有的橢圓曲線數(shù)字簽名算法中，根據(jù)公式PQ = kQGQ，計算出點匕的坐標（xpCll，yp(ll)，已經(jīng)使得1?具有難以破解和復(fù)雜性的特點。然而，在 現(xiàn)有的橢圓曲線數(shù)字簽名算法中，由于原始信息沒有加密，攻擊者可以根據(jù)原始信息直接 得到哈希值e，并從簽名中獲得s和r，因此，在現(xiàn)有的橢圓曲線數(shù)字簽名算法中必須把已知 的e，r和不可獲取的未知數(shù)k，d，結(jié)合非常耗時的乘法運算和求逆運算，即s = IT1 (e+dr) mod n，才能防止攻擊者冒充簽名。然而，通過上述方法雖然保證簽名的安全性，但是也增加 了簽名的運算復(fù)雜度和簽名認證的運算復(fù)雜度。事實上，若將橢圓曲線數(shù)字簽名算法應(yīng)用 到對計算能力要求比較低的環(huán)境中（比如嵌入式設(shè)備），對簽名和認證所占用的資源以及 運算速度都有一定的限制，降低了數(shù)字簽名和簽名認證的效率。而且，數(shù)字簽名是作為一種 簽名認證的功能來應(yīng)用，在實際中經(jīng)常不但需要簽名認證，還需要保證信息的本身傳輸?shù)?安全性。
[0016] 因此，有必要提供一種可以提高數(shù)字簽名和簽名認證的效率、以及提高信息的安 全性的數(shù)字簽名方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明實施例提供了一種數(shù)字簽名、簽名認證裝 置以及數(shù)字簽名方法，用以提高數(shù)字簽名和簽名認證的效率、并提高信息的安全性。
[0018] 本發(fā)明實施例提供了一種數(shù)字簽名方法，包括：
[0019] 發(fā)送方對原始信息Μ進行哈希運算后得到哈希值e ;并將Μ使用加密公鑰進行加 密運算后得到加密信息；
[0020] 所述發(fā)送方對Μ運用e進行數(shù)字簽名得到Μ的簽名后，將Μ的簽名與所述加密信 息一并發(fā)送給接收方；
[0021] 所述接收方使用加密私鑰將所述加密信息進行解密得到Μ后，對解密后得到的Μ 進行哈希運算得到所述哈希值e ;
[0022] 所述接收方利用得到的e，以及接收到的Μ的簽名進行簽名認證。
[0023] 較佳地，所述將Μ使用加密公鑰進行加密運算后得到加密信息，具體包括：
[0024] 所述發(fā)送方選取隨機數(shù)t后，根據(jù)如下公式1、2計算點氏和點Η2的坐標：
[0025] 氏=tG (公式 1)
[0026] H2 = tQ2 (公式 2)
[0027] 其中，G為X-Y坐標系中的一個預(yù)定點，Q2為所述加密公鑰；
[0028] 所述發(fā)送方根據(jù)如下公式3對Μ進行處理，得到處理后的信息m :
[0029] m = MxH2mod η (公式 3)
[0030] 其中，η為設(shè)定參數(shù)，χΗ2為點Η2的橫坐標；
[0031] 之后，所述發(fā)送方將（XH1，m)作為得到的加密信息；其中，xH1為點氏的橫坐標。
[0032] 較佳地，所述接收方使用加密私鑰將所述加密信息進行解密得到M，具體包括：
[0033] 所述接收方將加密私鑰與xH1相乘得到xH2后，根據(jù)如下公式4得到所述原始信息 Μ ：
[0034] M = m(xH2)-1mod η (公式 4)
[0035] 較佳地，所述發(fā)送方對Μ運用e進行數(shù)字簽名得到Μ的簽名，具體包括：
[0036] 所述發(fā)送方選取隨機數(shù)k后，根據(jù)如下公式5計算點Ρ坐標（xl，yl)，并根據(jù)如下 公式6、7計算出Μ的簽名（r，s):
[0037] kG = (xl，yl)(公式 5)
[0038] r = xlmod η (公式 6)
[0039] s = (k+e_r-d)mod η (公式 7)
[0040] 其中，G為Χ-Υ坐標系中的一個預(yù)定點，η為設(shè)定參數(shù)，d為簽名私鑰。
[0041] 較佳地，所述接收方利用得到的e，以及接收到的Μ的簽名進行簽名認證，具體包 括：
[0042] 所述接收方根據(jù)如下公式8計算出所述點Ρ的坐標：
[0043] P = ulG+Q (公式 8)
[0044] 其中，Q = dG，ul根據(jù)如下公式9計算得到：
[0045] ul = (s+r_e)modn (公式 9)
[0046] 所述接收方在如下公式10中運用點P的橫坐標xl計算驗證值v :
[0047] v = xlmodn (公式 10)
[0048] 若v等于r，則判斷簽名有效；否則，判斷簽名無效。
[0049] 本發(fā)明實施例還提供了一種數(shù)字簽名裝置，包括：
[0050] 加密模塊，用于對原始信息Μ進行哈希運算后得到哈希值e ;并將Μ使用加密公鑰 進行加密運算后得到加密信息；
[0051] 簽名模塊，用于對Μ運用e進行數(shù)字簽名得到Μ的簽名后，將Μ的簽名與從所述加 密模塊接收的加密信息一并發(fā)送給接收方。
[0052] 較佳地，所述加密模塊具體用于選取隨機數(shù)t后，根據(jù)如下公式1、2計算點氏和點 H2的坐標，根據(jù)如下公式3對Μ進行處理得到處理后的信息m，之后，將（xH1，m)作為得到的 加密信息；
[0053] 氏=tG (公式 1)
[0054] H2 = tQ2 (公式 2)
[0055] m = MxH2mod η (公式 3)
[0056] 其中，G為Χ-Υ坐標系中的一個預(yù)定點，Q2為所述加密公鑰；η為設(shè)定參數(shù)，χ Η2為 點Η2的橫坐標；xH1為點氏的橫坐標。
[0057] 較佳地，所述簽名模塊具體用于選取隨機數(shù)k后，根據(jù)如下公式5計算點P坐標 (xl，yl)，并根據(jù)如下公式6、7計算出Μ的簽名（r，s):
[0058] kG = (xl，yl)(公式 5)
[0059] r = xlmod η (公式 6)
[0060] s = (k+e_r-d)mod η (公式 7)
[0061] 其中，G為Χ-Υ坐標系中的一個預(yù)定點，η為設(shè)定參數(shù)，d為簽名私鑰。
[0062] 本發(fā)明實施例還提供了一種簽名認證裝置，包括：
[0063] 解密模塊，用于使用加密私鑰將所述加密信息進行解密得到Μ后，對解密后得到 的Μ進行哈希運算得到所述哈希值e ;
[0064] 認證模塊，用于利用所述解密模塊得到的e，以及接收到的Μ的簽名進行簽名認 證。
[0065] 較佳地，所述解密模塊具體用于將加密私鑰與xH1相乘得到xH2后，根據(jù)如下公式 4 :M = m(xH2) Hmod η,得到所述原始信息M。
[0066] 較佳地，所述認證模塊具體用于根據(jù)如下公式8計算出所述點Ρ的坐標，其中的ul 是根據(jù)如下公式9計算得到的；之后，在如下公式10中運用點P的橫坐標xl計算驗證值v ; 若v等于r，則判斷簽名有效；否則，判斷簽名無效；
[0067] P = ulG+Q (公式 8)
[0068] ul = (s+r_e)mod η (公式 9)
[0069] v = xlmod n (公式 10)
[0070] 其中，Q = dG。
[0071] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，由于在數(shù)字簽名時，還將要傳遞的原始信息進行加密；從 而，想仿冒數(shù)字簽名的人不能使用加密后的信息直接計算出哈希值e，也就不能利用獲取的 k+d假冒簽名，提高了信息的簽名安全性。
[0072] 進一步，在簽名算法中，利用了橢圓曲線數(shù)字簽名算法中的曲線特點，使得破解難 度很大，以保證簽名的安全性；同時簡化了原算法中的倍點運算，使得改進后的算法占用較 少的運算資源，具有更快的運算速度，可以在嵌入式設(shè)備中得到應(yīng)用，提高了數(shù)字簽名和簽 名認證的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0073] 圖1為現(xiàn)有橢圓曲線數(shù)字簽名算法的流程示意圖；
[0074] 圖2為本發(fā)明實施例的數(shù)字簽名方法的流程示意圖；
[0075] 圖3為本發(fā)明實施例的數(shù)字簽名裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0076] 圖4為本發(fā)明實施例的數(shù)字簽名認證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0077] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優(yōu)選實 施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細節(jié)僅僅是為 了使讀者對本發(fā)明的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細節(jié)也可以 實現(xiàn)本發(fā)明的這些方面。
[0078] 本申請使用的"模塊"、"系統(tǒng)"等術(shù)語旨在包括與計算機相關(guān)的實體，例如但不限 于硬件、固件、軟硬件組合、軟件或者執(zhí)行中的軟件。例如，模塊可以是，但并不僅限于：處理 器上運行的進程、處理器、對象、可執(zhí)行程序、執(zhí)行的線程、程序和/或計算機。舉例來說，計 算設(shè)備上運行的應(yīng)用程序和此計算設(shè)備都可以是模塊。一個或多個模塊可以位于執(zhí)行中的 一個進程和/或線程內(nèi)。
[0079] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，可以結(jié)合信息的加密算法，在進行數(shù)字簽名的過程中，對原 始信息進行加密運算后得到加密信息，保證信息的安全傳遞；同時，對原始信息進行哈希運 算后得到哈希值后，可以通過減小現(xiàn)有的橢圓曲線數(shù)字簽名算法中的求逆算法，對原始信 息運用哈希值進行數(shù)字簽名，以降低簽名復(fù)雜度和計算要求，這樣，想仿冒數(shù)字簽名的人不 能使用加密后的信息直接計算出哈希值，也就難以獲取假冒簽名，提高了信息的簽名安全 性。
[0080] 相應(yīng)地，在進行數(shù)字簽名的認證過程中，可以根據(jù)接收的加密信息和簽名，對加密 信息進行解密得到原始信息，并對得到的原始信息進行哈希運算得到哈希值后，在不降低 簽名安全性的情況下，即仍然基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法中的曲線特點，通過減少簽名認 證算法中的求逆運算和倍點運算，利用哈希值、以及簽名進行簽名認證，以此減少認證過程 的計算復(fù)雜性和占用運算資源，且可以獲得更快的運算速度，以此提高數(shù)字簽名和簽名認 證的效率。
[0081] 下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0082] 本發(fā)明實施例在進行數(shù)字簽名之前，可以預(yù)先從橢圓曲線上預(yù)定一個基點G，該基 點具體表現(xiàn)為X-Y坐標系中的一個預(yù)定點。繼而，根據(jù)預(yù)定的基點G，設(shè)定一個參數(shù)n，使得 該設(shè)定參數(shù)η能夠滿足nG = 0。進一步地，還可以隨機選取一個簽名私鑰d和一個加密私 鑰d2，根據(jù)預(yù)定的基點G和選擇的簽名私鑰d和加密私鑰d 2，分別確定出相應(yīng)的簽名公鑰Q 和加密公鑰Q2，其中，簽名公鑰Q滿足Q = dG，加密公鑰Q2滿足Q2 = d2G。
[0083] 基于上述預(yù)先確定的各參數(shù)，本發(fā)明實施例提供的一種數(shù)字簽名方法，流程如圖2 所示，具體包括如下步驟：
[0084] S201 :發(fā)送方對原始信息Μ進行哈希運算后得到哈希值e ;并將Μ使用加密公鑰進 行加密運算后得到加密信息。
[0085] 具體地，發(fā)送方可以對原始信息Μ進行哈希運算后得到哈希值e。同時，發(fā)送方可 以選取一個隨機數(shù)t后，根據(jù)如下公式1、2計算點氏和點H 2的坐標：
[0086] 氏=tG (公式 1)
[0087] H2 = tQ2 (公式 2)
[0088] 其中，隨機數(shù)k取值1?n-1，G為X-Y坐標系中的一個預(yù)定點，Q2為加密公鑰。
[0089] 繼而，發(fā)送方可以根據(jù)如下公式3對原始信息Μ進行處理，得到處理后的信息m :
[0090] m = MxH2mod η (公式 3)
[0091] 其中，η為設(shè)定參數(shù)，χΗ2為點Η2的橫坐標，mod為取余運算符。
[0092] 之后，發(fā)送方可以將（xH1，m)作為得到的加密信息；其中，xH1為點氏的橫坐標。這 樣，通過上述加密算法的引入，可以使得原始信息再傳遞過程中不泄露，而且，后續(xù)結(jié)合橢 圓曲線簽名算法的破解和攻擊復(fù)雜性，使得經(jīng)加密算法處理后的信息的安全性得到很好的 保障。
[0093] S202 :發(fā)送方對Μ運用e進行數(shù)字簽名得到Μ的簽名后，將Μ的簽名與加密信息一 并發(fā)送給接收方。
[0094] 具體地，發(fā)送方可以選取一個隨機數(shù)k后，對原始信息Μ運用得到的哈希值e進行 數(shù)字簽名，得到Μ的簽名，其中，隨機數(shù)k取值1?n-1。具體可以先根據(jù)如下公式5計算點 P坐標（xl，yl)，并根據(jù)如下公式6、7計算出Μ的簽名（r, s):
[0095] kG = (xl，yl)(公式 5)
[0096] r = xlmod η (公式 6)
[0097] s = (k+e_r-d)mod η (公式 7)
[0098] 其中，G為X-Y坐標系中的一個預(yù)定點，η為設(shè)定參數(shù)，d為簽名私鑰。
[0099] 繼而，發(fā)送方可以將計算出的Μ的簽名（r，s)和加密信息（xH1，m) -起向接收方 進行發(fā)送。
[0100] 實際應(yīng)用中，在沒有結(jié)合加密算法對原始信息進行加密的情況下，攻擊者可以直 接獲取傳遞的原始信息M，并計算出哈希值e，繼而，結(jié)合Μ的簽名（r，s)，可以通過s = (k+e+d+r)mod η來獲取未知的k+d,雖然攻擊者無法獲取秘鑰d和k,但是可利用獲取的k+d 假冒簽名，且接受者無法判斷是否假冒簽名。因此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，在引入的加 密算法后，攻擊者將無法直接獲取哈希值e，也就無法獲取冒充簽名。且，相比現(xiàn)有的橢圓曲 線簽名算法中求逆運算和乘法運算，在保證簽名安全性的情況下，本發(fā)明提供的加法運算 更簡潔，大大降低運算復(fù)雜度和占用的資源，即大大提高了數(shù)字簽名和簽名認證的效率。
[0101] S203:接收方使用加密私鑰將加密信息進行解密得到Μ后，對解密后得到的Μ進行 哈希運算得到哈希值e。
[0102] 具體地，接收方接收到原始信息Μ的簽名（r，s)和加密信息（xH1，m)后，可以先使 用預(yù)先確定的加密私鑰(1 2將加密信息（xH1，m)進行解密，得到原始信息M。具體地，可以將 加密私鑰d2與加密信息中的x H1相乘后得到xH2后，并根據(jù)公式4得到原始信息Μ :
[0103] M = m(xH2)-1mod η (公式 4)
[0104] 繼而，對解密后得到的原始信息Μ進行哈希運算得到哈希值e。
[0105] S204 :接收方利用得到的e，以及接收到的Μ的簽名進行簽名認證。
[0106] 具體地，接收方可以先根據(jù)如下公式8計算出點Ρ的坐標：
[0107] P = ulG+Q (公式 8)
[0108] 其中，Q = dG，ul根據(jù)如下公式9計算得到：
[0109] ul = (s+r_e)mod η (公式 9)
[0110] 繼而，接收方在如下公式10中運用點Ρ的橫坐標xl計算驗證值ν :
[0111] ν = xlmod η (公式 10)
[0112] 實際應(yīng)用中，對公式 8 進行逆推，P = ulG+Q = (s+r_e)G+Q = (s+r_e)G+dG = kG, 可以看出，若kG的橫坐標xl與點P的橫坐標相同，則表明簽名認證成立；否則表明簽名無 效；也就是說，若ν等于r，則判斷簽名有效；否則，判斷簽名無效。
[0113] 基于上述數(shù)字簽名方法，本發(fā)明實施例還提供了一種數(shù)字簽名裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖3所示，具體包括：加密模塊301、簽名模塊302。
[0114] 其中，加密模塊301用于對原始信息Μ進行哈希運算后得到哈希值e ;并將Μ使用 加密公鑰進行加密運算后得到加密信息。
[0115] 具體地，加密模塊301可以選取一個隨機數(shù)t后，根據(jù)如下公式1、2計算點氏和點 H2的坐標，根據(jù)如下公式3對原始Μ進行處理得到處理后的信息m，之后，將（xH1，m)作為得 到的加密信息；
[0116] 氏=tG (公式 1)
[0117] H2 = tQ2 (公式 2)
[0118] m = MxH2mod η (公式 3)
[0119] 其中，G為Χ-Υ坐標系中的一個預(yù)定點，Q2為所述加密公鑰；η為設(shè)定參數(shù)，χ Η2為 點Η2的橫坐標；xH1為點氏的橫坐標。
[0120] 簽名模塊302用于對Μ運用e進行數(shù)字簽名得到Μ的簽名后，將Μ的簽名與從加 密模塊301接收的加密信息一并發(fā)送給接收方。
[0121] 具體地，簽名模塊302可以接收加密模塊301輸出的加密信息（xH1，m)，選取一個 隨機數(shù)k后，根據(jù)如下公式5計算點P坐標（xl，yl)，并根據(jù)如下公式6、7計算出Μ的簽名 (r, s)：
[0122] kG = (xl, yl)(公式 5)
[0123] r = xlmod n (公式 6)
[0124] s = (k+e_r-d)mod n (公式 7)
[0125] 其中，G為X-Y坐標系中的一個預(yù)定點，n為設(shè)定參數(shù)，d為簽名私鑰。
[0126] 這樣，簽名模塊302將計算出的Μ的簽名（r，s)與從加密模塊301接收的加密信 息（x H1，m) -并發(fā)送給接收方。
[0127] 進一步地，基于上述數(shù)字簽名方法和數(shù)字簽名轉(zhuǎn)正，本發(fā)明實施例還提供了一種 數(shù)字簽名認證裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示，具體包括：解密模塊401、認證模塊402。
[0128] 其中，解密模塊401用于使用加密私鑰將加密信息進行解密得到Μ后，對解密后得 到的Μ進行哈希運算得到哈希值e。
[0129] 具體地，解密模塊401在接收到發(fā)送方發(fā)送的簽名（r，s)與加密信息（xH1，m)之 后，可以將加密私鑰d與x H1相乘得到xH2，根據(jù)如下公式4 :Μ = πΚχ?β^πιο?Ιη，得到原始信息 M。并對解密后得到的原始信息Μ進行哈希運算得到哈希值e。
[0130] 認證模塊402用于利用解密模塊401得到的哈希值e，以及接收到的Μ的簽名進行 簽名認證。
[0131] 具體地，認證模塊402在接收到解密模塊401輸出的哈希值e后，根據(jù)如下公式8 計算出點P的坐標，其中的Ul是根據(jù)如下公式9計算得到的；之后，在如下公式10中運用 點P的橫坐標xl計算驗證值v ;若v等于r，則判斷簽名有效；否則，判斷簽名無效；
[0132] P = ulG+Q (公式 8)
[0133] ul = (s+r_e)mod η (公式 9)
[0134] ν = xlmod η (公式 10)
[0135] 其中，Q = dG，d為簽名私鑰，G為預(yù)先確定的橢圓曲線上的一個基點。
[0136] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，由于在數(shù)字簽名時，還將要傳遞的原始信息進行加密；從 而，想仿冒數(shù)字簽名的人不能使用加密后的信息直接計算出哈希值e，也就不能利用獲取的 k+d假冒簽名，提高了信息的簽名安全性。
[0137] 進一步，在簽名算法中，利用了橢圓曲線數(shù)字簽名算法中的曲線特點，使得破解難 度很大，以保證簽名的安全性；同時簡化了原算法中的倍點運算，使得改進后的算法占用較 少的運算資源，具有更快的運算速度，可以在嵌入式設(shè)備中得到應(yīng)用，提高了數(shù)字簽名和簽 名認證的效率。
[0138] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以 通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲于計算機可讀取存儲介質(zhì)中，如：ROM/ RAM、磁碟、光盤等。
[0139] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種數(shù)字簽名方法，其特征在于，包括： 發(fā)送方對原始信息Μ進行哈希運算后得到哈希值e ;并將Μ使用加密公鑰進行加密運 算后得到加密信息； 所述發(fā)送方對Μ運用e進行數(shù)字簽名得到Μ的簽名后，將Μ的簽名與所述加密信息一 并發(fā)送給接收方； 所述接收方使用加密私鑰將所述加密信息進行解密得到Μ后，對解密后得到的Μ進行 哈希運算得到所述哈希值e ; 所述接收方利用得到的e，以及接收到的Μ的簽名進行簽名認證。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將Μ使用加密公鑰進行加密運算后得到 加密信息，具體包括： 所述發(fā)送方選取隨機數(shù)t后，根據(jù)如下公式1、2計算點&和點Η2的坐標： 氏=tG (公式1) H2 = tQ2 (公式 2) 其中，G為X-Y坐標系中的一個預(yù)定點，Q2為所述加密公鑰； 所述發(fā)送方根據(jù)如下公式3對Μ進行處理，得到處理后的信息m : m = MxH2mod η (公式 3) 其中，η為設(shè)定參數(shù)，χΗ2為點Η2的橫坐標； 之后，所述發(fā)送方將（xH1，m)作為得到的加密信息；其中，xH1為點氏的橫坐標。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收方使用加密私鑰將所述加密信息 進行解密得到M，具體包括： 所述接收方將加密私鑰與xH1相乘得到xH2后，根據(jù)如下公式4得到所述原始信息Μ : M = m (xH2) Hmod η (公式 4)。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述發(fā)送方對Μ運用e進行數(shù)字簽名得 到Μ的簽名，具體包括： 所述發(fā)送方選取隨機數(shù)k后，根據(jù)如下公式5計算點Ρ坐標（xl，yl)，并根據(jù)如下公式 6、7計算出Μ的簽名（r，s): kG = (xl，yl)(公式 5) r = xlmod n (公式 6) s = (k+e-r-d) mod n (公式 7) 其中，G為X-Y坐標系中的一個預(yù)定點，n為設(shè)定參數(shù)，d為簽名私鑰。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收方利用得到的e，以及接收到的Μ 的簽名進行簽名認證，具體包括： 所述接收方根據(jù)如下公式8計算出所述點Ρ的坐標： P = ulG+Q (公式 8) 其中，Q = dG，ul根據(jù)如下公式9計算得到： ul = (s+r_e)modn (公式 9) 所述接收方在如下公式10中運用點P的橫坐標xl計算驗證值v : ν = xlmodn (公式 10) 若v等于r，則判斷簽名有效；否則，判斷簽名無效。
6. -種數(shù)字簽名裝置，其特征在于，包括： 加密模塊，用于對原始信息Μ進行哈希運算后得到哈希值e ;并將Μ使用加密公鑰進行 加密運算后得到加密信息； 簽名模塊，用于對Μ運用e進行數(shù)字簽名得到Μ的簽名后，將Μ的簽名與從所述加密模 塊接收的加密信息一并發(fā)送給接收方。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于， 所述加密模塊具體用于選取隨機數(shù)t后，根據(jù)如下公式1、2計算點氏和點Η2的坐標， 根據(jù)如下公式3對Μ進行處理得到處理后的信息m，之后，將（xH1，m)作為得到的加密信息； 氏=tG (公式1) H2 = tQ2 (公式 2) m = MxH2mod η (公式 3) 其中，G為Χ-Υ坐標系中的一個預(yù)定點，Q2為所述加密公鑰；η為設(shè)定參數(shù)，χΗ2為點Η 2 的橫坐標；xH1為點氏的橫坐標。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于， 所述簽名模塊具體用于選取隨機數(shù)k后，根據(jù)如下公式5計算點P坐標（xl，yl)，并根 據(jù)如下公式6、7計算出Μ的簽名（r，s): kG = (xl，yl)(公式 5) r = xlmod n (公式 6) s = (k+e-r-d) mod n (公式 7) 其中，G為X-Y坐標系中的一個預(yù)定點，n為設(shè)定參數(shù)，d為簽名私鑰。
9. 一種簽名認證裝置，其特征在于，包括： 解密模塊，用于使用加密私鑰將所述加密信息進行解密得到Μ后，對解密后得到的Μ進 行哈希運算得到所述哈希值e ; 認證模塊，用于利用所述解密模塊得到的e，以及接收到的Μ的簽名進行簽名認證。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于， 所述解密模塊具體用于將加密私鑰與xH1相乘得到xH2后，根據(jù)如下公式4 :Μ = m(Χι^^?οι? η，得到所述原始信息Μ。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于， 所述認證模塊具體用于根據(jù)如下公式8計算出所述點Ρ的坐標，其中的ul是根據(jù)如下 公式9計算得到的；之后，在如下公式10中運用點P的橫坐標xl計算驗證值v ;若v等于 r，則判斷簽名有效；否則，判斷簽名無效； P = ulG+Q (公式 8) ul = (s+r_e)mod η (公式 9) ν = xlmod η (公式 10) 其中，Q = dG。
【文檔編號】H04L9/32GK104052606SQ201410281379
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】高錦春, 裴君波, 劉元安, 馬曉雷 申請人:北京郵電大學(xué)