基于LWE的数字签名方案

黄建鑫 李豪 罗烨 白凤娥

摘要：数字签名是实现身份识别、安全计算、信息可信发布的基本密码原语。现有签名方案大多是基于大整数因式分解和离散对数问题。但随着量子技术的实现与发展，这些方案都不能抵抗量子计算攻击。该文基于LWE的数字签名方案，该方案的安全性基于格的最坏情况难解性LWE问题，具有较好的抗量子特性。

关键词：格；数字签名方案；LWE；公钥密码体制；hash函数

中图分类号：TN918.91 文献标识码：A 文章编号：1009-5039（2018）17-0047-03

Abstract： Digital signature is the basic cryptic primitives for identity identification， security calculation and information trustworthiness release. Most of existing signature schemes are based on big integer factorization and discrete logarithm problem. But with the development and implementation of quantum technology， these schemes will be cracked by quantum computation attacks. We proposed a signature scheme based on LWE problem and its security is based on solving lattice problem in worst case. So， our scheme is good at anti-quantum attack.

Key words： lattice； digital signature scheme； LWE； public key cryptosystem； hash function

1 引言

计算机和网络技术的发展将人类带入信息化社会，随之而来的是备受關注的信息安全问题。现代密码学已成为信息安全技术的核心，数字签名是现代密码学主要研究的内容之一。数字签名技术在身份识别和认证、数据完整性、抗抵赖等方面具有其他技术所无法替代的作用，它在电子商务和电子政务等领域有着极其广泛的应用。[1]数字签名技术能够进行技术验证，这是书写签名与印章签名所不具有的优点。数字签名技术不仅具有更强的操作性、更加成熟的技术，而且也是应用最为广泛的电子签名方法，其程序更加规范与科学，能够准确地验证相关电子文件数据在传输的过程中是否被改动，从而使电子文件的真实性、完整性以及其不可抵赖性得到有效保证。数字签名在电子数据内容的认可以及对签名人身份的验证方面应用得也比较多。数字签名能够有效地避免出现收件人在收到信息之后又对其进行否认，或者是对伪造信息进行发送以及信息修改[2]等问题，对于信息安全防护、实现网络数据的保密性、完整性、不可抵赖性有着重要的作用。……