CN110943829A - 一种三方协同生成sm2签名的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三方协同生成SM2签名的方法，在签名阶段：(1)参与方计算e和Q1并发送给参与方B；(2)参与方B计算Q2，Q3并将e，Q2，Q3发送给参与方C；(3)参与方C使用其私钥计算第一部分签名s1，s2并发送给参与方B；(4)参与方B使用其私钥计算第二部分签名s4，s5并发送给参与方A；(5)参与方A使用其私钥计算完整签名并输出。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明方法中各节点协同生成一个完整签名，签名长度较小，解决存储负担。本发明方法可以降低签名权利集中的潜在风险，在交易资产时需要三方协同交互为交易生成签名。

Description

一种三方协同生成SM2签名的方法
技术领域
本发明涉及一种三方协同生成SM2签名的方法。
背景技术
SM2算法是国家密码管理局发布的基于椭圆曲线的公钥密码算法，是我国商用密码算法标准的重要组成部分，在电子商务、电子政务、身份认证等应用中发挥了重要的安全保障作用。SM2签名算法用于实现数字签名，保障身份的真实性、数据的完整性和行为的不可否认性等，是网络空间安全的核心技术和基础支撑。在公钥密码体制中，保证私钥的安全性非常重要，通常通过专门密码硬件存储使用，但随着互联网的发展，SM2算法的应用领域更加广泛，在很多使用SM2算法的系统中，并没有配置密码卡等硬件密码模块，智能依赖于软件密码模块，私钥存储在用户终端，容易被窃取。
一般的SM2签名算法，私钥由单用户持有，无法满足分布式环境中的安全需求。为了避免签名权利集中以及降低私钥丢失带来的损失，可以将私钥分为多个子私钥，存储在不同的终端或服务器，当需要私钥签名时，各方通过协同交互，生成签名。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种三方协同生成SM2签名的方法。本发明针对签名权利集中或密钥丢失带来的风险问题，结合分布式网络环境中的安全需求，提出一种三方协同生成SM2签名的方法，主要解决的技术问题包括：
(1)三方密钥协商问题；
(2)保护用户密钥的隐私性；
(3)协同签名的验证。
下表为方案中变量与对应的取值范围和变量在方案中的作用：
Figure BDA0002265751280000021
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三方协同生成SM2签名的方法，包括如下三个阶段：
一、密钥生成阶段：
(1)三个参与方A、B、C分别选择随机数dA，dB，dC作为部分私钥，计算各自公钥dA -1G，dB -1G，dC -1G并广播；
(2)A广播dA -1dB -1G，B广播dB -1dC -1G，C广播dC -1dA -1G；
(3)A、B和C分别计算获得SM2公钥P；
二、签名阶段：
(1)参与方计算e和Q1并发送给参与方B；
(2)参与方B计算Q2，Q3并将e，Q2，Q3发送给参与方C；
(3)参与方C使用其私钥计算第一部分签名s1，s2并发送给参与方B；
(4)参与方B使用其私钥计算第二部分签名s4，s5并发送给参与方A；
(5)参与方A使用其私钥计算完整签名并输出；
三、验签阶段。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)针对分布式网络环境中多方签名背书问题，一般解决方法是每个节点都生成一个签名，再把所有签名一起存储。而本发明方法中各节点协同生成一个完整签名，签名长度较小，解决存储负担。
(2)本发明方法可以降低签名权利集中的潜在风险，例如：三方共同持同一数字资产的支配权，将此数字资产存放在合成地址中，各方各掌握部分私钥，不能独自支配资产。在交易资产时需要三方协同交互为交易生成签名。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
一种三方协同生成SM2签名的方法，如图1所示，包括如下内容：
本发明提出的三方协同生成SM2签名方法包括三个阶段：密钥生成阶段、签名阶段和验签阶段。本方法包含三个参与方：A、B和C。
一、密钥生成阶段
各参与方共享SM2椭圆曲线算法参数E(Fq)、G、n、Z，椭圆曲线E为定义在有限域Fq上的椭圆曲线，G为椭圆曲线E上n阶的基点，Z为双方的共有身份标识。
第一步：A、B和C分别选择随机数dA，dB，dC(dA，dB，dC∈[1，n-1])作为部分私钥。
第二步：A、B和C分别计算dA -1G，dB -1G，dC -1G。
第三步：A广播dA -1G，B广播dB -1G，C广播dC -1G。
第四步：A广播dA -1dB -1G，B广播dB -1dC -1G，C广播dC -1dA -1G。
第五步：A、B和C分别计算获得SM2公钥P＝dA -1dB -1dC -1G。
二、签名阶段
第一步：参与方A
1)M1＝ZA||M，计算e＝Hash(M1)；
2)A产生随机数k1(k1∈[1，n-1])，计算Q1＝k1G；
3)发送e，Q1给参与方B。
第二步：参与方B
1)B产生随机数k2(k2∈[1，n-1])，计算Q2＝k2Q1；
2)B产生随机数k3(k3∈[1，n-1])，计算Q3＝k3G；
3)发送e，Q2，Q3给参与方C。
第三步：参与方C
1)C产生随机数k4(k4∈[1，n-1])，计算Q4＝k4G；
2)C产生随机数k5(k5∈[1，n-1])，计算(x1，y1)＝k5Q2+k5Q3+Q4；
3)C计算r＝e+x1；
4)C使用私钥dC计算第一部分签名：
s1＝dC(r+k4)，s2＝dCk5；
5)C发送r，s1，s2给参与方B。
第四步：参与方B
1)B使用私钥dB计算第二部分签名：
s4＝dB(s1+k3s2)，s5＝dBk2s2；
2)B发送r，s4，s5给参与方A。
第五步：参与方A
1)A使用私钥dA计算完整签名：
s＝dA(s4+k1s5)-r。
2)A输出签名s。
第六步：输出完整签名(r，s)。
三、验签阶段
验证签名步骤和验证SM2签名一致。

Claims (6)

1.一种三方协同生成SM2签名的方法，其特征在于：包括如下三个阶段：
一、密钥生成阶段：
(1)三个参与方A、B、C分别选择随机数dA，dB，dC作为部分私钥计算dA -1G，dB -1G，dC -1G并广播；
(2)A广播dA -1dB -1G，B广播dB -1dC -1G，C广播dC -1dA -1G；
(3)A、B和C分别计算获得SM2公钥P；
二、签名阶段：
(1)参与方计算e和Q1并发送给参与方B；
(2)参与方B计算Q2，Q3并将e，Q2，Q3发送给参与方C；
(3)参与方C使用其私钥计算第一部分签名r，s1，s2并发送给参与方B；
(4)参与方B使用其私钥计算第二部分签名r，s4，s5并发送给参与方A；
(5)参与方A使用其私钥计算完整签名并输出；
三、验签阶段。
2.根据权利要求1所述的一种三方协同生成SM2签名的方法，其特征在于：参与方分别按如下公式计算e和Q1：
(1)按如下公式计算e：
e＝Hash(M1)，其中：M1＝Z||M；
(2)按如下公式计算Q1：
Q1＝k1G，其中：k1∈[1，n-1]，为A产生的随机数。
3.根据权利要求2所述的一种三方协同生成SM2签名的方法，其特征在于：参与方B按如下公式计算Q2，Q3：
Q2＝k2G，其中：k2∈[1，n-1]，为B产生的随机数；
Q3＝k3G，其中：k3∈[1，n-1]，为B产生的另一个随机数。
4.根据权利要求3所述的一种三方协同生成SM2签名的方法，其特征在于：参与方C计算s1，s2的方法为：
(1)产生随机数k4，k4∈[1，n-1]，计算Q4＝k4G；
(2)产生随机数k5，k5∈[1，n-1]，计算(x1，y1)＝k5Q2+k5Q3+Q4；
(3)计算r＝e+x1；
(4)计算s1＝dC(r+k4)；
(5)计算s2＝dCk5。
5.根据权利要求4所述的一种三方协同生成SM2签名的方法，其特征在于：参与方B按如下公式计算s4，s5：
(1)按如下公式计算s4：
s4＝dB(s1+k3s2)；
(2)按如下公式计算s5：
s5＝dBk2s2。
6.根据权利要求5所述的一种三方协同生成SM2签名的方法，其特征在于：参与方A按如下公式计算完整签名：s＝dA(s4+k1s5)-r。
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