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基于SM2算法的无证书多重签名及其在区块链交易中的应用OA

Certificateless Multi-Signature Based on SM2 Algorithm and Its Application in Blockchain Transaction

中文摘要英文摘要

多重签名广泛应用于区块链交易方案,随着区块链应用国产化需求的不断增长,安全高效的SM2算法日益缺少多重签名方面的研究.此外,现有方案大多依赖公钥基础设施(PKI)体系来实现证书管理,存在效率和可扩展性问题.为此,提出一种基于SM2算法的无证书多重签名方案.首先,在SM2密钥生成阶段引入无证书密码机制,避免代价高昂的证书管理,设计密钥持有证明,抵御恶意密钥攻击;其次,通过引入树形结构,设计"线上-线下"的SM2多重签名算法,实现签名生成的高效性和高可扩展性,并在随机预言机模型(ROM)下证明该方案满足选择消息攻击下的存在性不可伪造性(EUF-CMA);最后,将所提方案应用于Hyperledger Fabric联盟链,优化区块链交易流程.性能分析结果表明,与现有签名方案相比,所提方案在保证安全性的前提下,有效降低了计算开销和通信开销.

Multi-signature is widely used in blockchain transaction schemes.Despite increasing demand for the localization of blockchain applications,research on multi-signature has not sufficiently focused on secure and efficient SM2 algorithms.Additionally,most existing solutions rely on the Public Key Infrastructure(PKI)system to implement certificate management,which poses efficiency and scalability issues.Therefore,this study proposes a certificateless multi-signature scheme based on the SM2 algorithm.First,in the SM2 key generation stage,a certificateless cryptographic mechanism is introduced to avoid expensive certificate management,and a key holding proof is designed to resist malicious key attacks.Second,by introducing a tree structure,an"online-offline"SM2 multi-signature algorithm is designed to achieve efficient and highly scalable signature generation.The scheme is proven to satisfy the Existential UnForgeability under Chosen Message Attacks(EUF-CMA)in a Random Oracle Model(ROM).Finally,the proposed solution is applied to the Hyperledger Fabric consortium chain to optimize the blockchain transaction process.Results of a performance analysis show that,compared with existing signature schemes,the proposed scheme is more effective in reducing computational and communication overhead while ensuring security.

朱炳丞;周凤;田有亮;向阿新;熊伟;彭长根

贵州大学公共大数据国家重点实验室,贵州贵阳 550025||贵州大学计算机科学与技术学院,贵州贵阳 550025||贵州大学密码学与数据安全研究所,贵州贵阳 550025||贵州省密码学与区块链技术特色重点实验室,贵州贵阳 550025贵州大学计算机科学与技术学院,贵州贵阳 550025贵州大学公共大数据国家重点实验室,贵州贵阳 550025||贵州大学计算机科学与技术学院,贵州贵阳 550025||贵州大学密码学与数据安全研究所,贵州贵阳 550025||贵州省密码学与区块链技术特色重点实验室,贵州贵阳 550025贵州大学公共大数据国家重点实验室,贵州贵阳 550025||贵州大学计算机科学与技术学院,贵州贵阳 550025||贵州大学密码学与数据安全研究所,贵州贵阳 550025||贵州省密码学与区块链技术特色重点实验室,贵州贵阳 550025贵州大学公共大数据国家重点实验室,贵州贵阳 550025贵州大学公共大数据国家重点实验室,贵州贵阳 550025||贵州大学计算机科学与技术学院,贵州贵阳 550025||贵州大学密码学与数据安全研究所,贵州贵阳 550025||贵州省密码学与区块链技术特色重点实验室,贵州贵阳 550025

信息技术与安全科学

区块链多重签名SM2算法无证书密码随机预言机模型

blockchainmulti-signatureSM2 algorithmcertificateless cryptographyRandom Oracle Model(ROM)

《计算机工程》 2026 (4)

290-301,12

国家重点研发计划(2022YFB2701400)国家自然科学基金(62272123)贵州省高层次创新型人才项目(黔科合平台人才[2020]6008)贵州省科技计划项目(黔科合平台人才[2020]5017,黔科合支撑[2022]一般065,黔科合战略找矿[2022]ZD001)贵阳市科技计划项目(筑科合[2022]2-4).

10.19678/j.issn.1000-3428.0070317

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