CN112152807A - 一种基于sm2算法的两方协同数字签名方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SM2算法的两方协同数字签名方法,包括以下步骤:S1、对参与协同签名的用户U和服务器S协同生成协同签名的组公钥;S2、对参与协同签名的用户U和服务器S协同生成签名;S3、通过签名验证者和组公钥对签名进行验证,若验证通过则使用该签名。本发明针对在SM2算法中,通常用户私钥通过软件模块生成,并将私钥保存在用户本地装置上的方式使得用户私钥泄露的风险极高的问题,提出了一种基于SM2算法的适用于C/S(Client/Server,客户端/服务端)架构的两方协同签名算法,在进行两方协同签名时,能够提高用户私钥的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及信息安全技术领域,具体涉及一种基于SM2算法的两方协同数字签名方法。
背景技术
国家密码管理局于2010年12月17日发布椭圆曲线公钥密码算法后,在国内金融、国防等领域引入SM2算法逐步替换原有的RSA、ECC等国外算法,使用SM2签名来替换原有的RSA、ECC、BLS等签名。但是在SM2算法中,用户私钥通常都是通过软件密码模块生成,并且私钥保存在用户本地装置上。
这种私钥通过软件模块生成,并将私钥保存在用户本地装置上的方式使得用户私钥泄露的风险极高,攻击者可以通过恶意的木马程序窃取保存在用户本地装置中的私钥和用户使用私钥的口令,以此来获取用户使用签名的私钥,给用户带来极高的安全威胁。
发明内容
针对现有技术中的上述不足,本发明提供的一种基于SM2算法的两方协同数字签名方法解决了现有签名方法私钥保存在用户本地装置上的方式使得用户私钥泄露的风险极高的问题。
为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案为:一种基于SM2算法的两方协同数字签名方法,包括以下步骤:
S1、对参与协同签名的用户U和服务器S协同生成协同签名的组公钥;
S2、对参与协同签名的用户U和服务器S协同生成签名;
S3、通过签名验证者和组公钥对签名进行验证,若验证通过则使用该签名。
进一步地:所述步骤S1的具体步骤为:
S11、对参与协同签名的用户U和服务器S分别选择一个随机数dU∈[1,n-1]和dS∈[1,n-1],n为椭圆曲线的阶;
S12、将随机数dU和dS分别作为参与协同签名的用户U和服务器S的私钥,并将私钥秘密保存;
S13、计算用户U在椭圆曲线E上的组子公钥PU=dUG,G为椭圆曲线的基点,并将PU发送给服务器S;
S14、计算服务器S在椭圆曲线E上的组子公钥PS=dSPU,将PS作为完整的协同签名组公钥P;
S15、通过服务器S将协同签名组公钥P发送给用户U,供签名验证者验签时使用。
进一步地:所述步骤S2的具体步骤为:
S21、为用户U和服务器S分别选择一个随机数kU∈[1,n-1]和kS∈[1,n-1];
S22、为服务器S再选择一个随机数b∈[1,n-1];
S24、通过用户U计算椭圆曲线E上一点坐标(x,y)=dUK'+kUG;
S25、通过用户U计算消息摘要e;
S26、通过用户U计算协同签名的第一部分签名r=e+x,当r=0modn时,返回步骤S21,否则进入步骤S27;
S29、通过服务器S生成对明文M的完整签名(s,r),并将签名(s,r)发送给签名验证者V。
进一步地:所述步骤S25中消息摘要e的计算公式为:
e=Hash(Z||M)
上式中,Hash()为消息摘要长度256比特的密码杂凑函数,Z为用户的身份标识、部分椭圆曲线参数和用户公钥的杂凑,M为明文。
进一步地:所述步骤S3的具体步骤为:
S31、通过签名验证者V接收到协同签名(s',r');
S32、通过签名验证者V检验s'∈[1,n-1]是否成立,若不成立,则签名不通过,若成立则进入步骤S33;
S33、通过签名验证者V检验r'∈[1,n-1]是否成立,若不成立,则签名不通过,若成立则进入步骤S34;
S34、通过签名验证者V计算第一个验签参数t=s'+r',如果t=0modn,则签名不通过,否则进入步骤S35;
S35、通过签名验证者V计算消息以及参数摘要e'=Hash(Z||M');
S36、通过签名验证者V计算椭圆曲线点(x',y');
S37、通过签名验证者V计算第二个验签参数R=e'+x',检验R=r'是否成立,若成立,则签名验证通过,使用签名(s,r),若不成立,则签名验证不通过。
进一步地:所述步骤S36中椭圆曲线点(x',y')的计算公式为:
(x',y')=s'G+tP。
本发明的有益效果为:本发明针对在SM2算法中,通常用户私钥通过软件模块生成,并将私钥保存在用户本地装置上的方式使得用户私钥泄露的风险极高的问题,提出了一种基于SM2算法的适用于C/S(Client/Server,客户端/服务端)架构的两方协同签名算法,在进行两方协同签名时,能够提高用户私钥的安全性。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示,一种基于SM2算法的两方协同数字签名方法,包括以下步骤:
S1、对参与协同签名的用户U和服务器S协同生成协同签名的组公钥;具体步骤为:
S11、对参与协同签名的用户U和服务器S分别选择一个随机数dU∈[1,n-1]和dS∈[1,n-1],n为椭圆曲线的阶;
S12、将随机数dU和dS分别作为参与协同签名的用户U和服务器S的私钥,并将私钥秘密保存;
S13、计算用户U在椭圆曲线E上的组子公钥PU=dUG,G为椭圆曲线的基点,并将PU发送给服务器S;
S14、计算服务器S在椭圆曲线E上的组子公钥PS=dSPU,将PS作为完整的协同签名组公钥P;
S15、通过服务器S将协同签名组公钥P发送给用户U,供签名验证者验签时使用。
S2、对参与协同签名的用户U和服务器S协同生成签名;具体步骤为:
S21、为用户U和服务器S分别选择一个随机数kU∈[1,n-1]和kS∈[1,n-1];
S22、为服务器S再选择一个随机数b∈[1,n-1];
S24、通过用户U计算椭圆曲线E上一点坐标(x,y)=dUK'+kUG;
S25、通过用户U计算消息摘要e;计算公式为:
e=Hash(Z||M)
上式中,Hash()为消息摘要长度256比特的密码杂凑函数(与SM3中Hash()一致),Z为用户的身份标识、部分椭圆曲线参数和用户公钥的杂凑(与SM2中Z一致),M为明文。
S26、通过用户U计算协同签名的第一部分签名r=e+x,当r=0modn时,返回步骤S21,否则进入步骤S27;
S29、通过服务器S生成对明文M的完整签名(s,r),并将签名(s,r)发送给签名验证者V。
S3、通过签名验证者和组公钥对签名进行验证,若验证通过则使用该签名。具体步骤为:
S31、通过签名验证者V接收到协同签名(s',r');
S32、通过签名验证者V检验s'∈[1,n-1]是否成立,若不成立,则签名不通过,若成立则进入步骤S33;
S33、通过签名验证者V检验r'∈[1,n-1]是否成立,若不成立,则签名不通过,若成立则进入步骤S34;
S34、通过签名验证者V计算第一个验签参数t=s'+r',如果t=0modn,则签名不通过,否则进入步骤S35;
S35、通过签名验证者V计算消息以及参数摘要e'=Hash(Z||M');
S36、通过签名验证者V计算椭圆曲线点(x',y'),计算公式为:(x',y')=s'G+tP。;
S37、通过签名验证者V计算第二个验签参数R=e'+x',检验R=r'是否成立,若成立,则签名验证通过,使用签名(s,r),若不成立,则签名验证不通过。
本发明针对在SM2算法中,通常用户私钥通过软件模块生成,并将私钥保存在用户本地装置上的方式使得用户私钥泄露的风险极高的问题,提出了一种基于SM2算法的适用于C/S(Client/Server,客户端/服务端)架构的两方协同签名算法,在进行两方协同签名时,能够提高用户私钥的安全性。
Claims (6)
1.一种基于SM2算法的两方协同数字签名方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、对参与协同签名的用户U和服务器S协同生成协同签名的组公钥;
S2、对参与协同签名的用户U和服务器S协同生成签名;
S3、通过签名验证者和组公钥对签名进行验证,若验证通过则使用该签名。
2.根据权利要求1所述的基于SM2算法的两方协同数字签名方法,其特征在于,所述步骤S1的具体步骤为:
S11、对参与协同签名的用户U和服务器S分别选择一个随机数dU∈[1,n-1]和dS∈[1,n-1],n为椭圆曲线的阶;
S12、将随机数dU和dS分别作为参与协同签名的用户U和服务器S的私钥,并将私钥秘密保存;
S13、计算用户U在椭圆曲线E上的组子公钥PU=dUG,G为椭圆曲线的基点,并将PU发送给服务器S;
S14、计算服务器S在椭圆曲线E上的组子公钥PS=dSPU,将PS作为完整的协同签名组公钥P;
S15、通过服务器S将协同签名组公钥P发送给用户U,供签名验证者验签时使用。
3.根据权利要求2所述的基于SM2算法的两方协同数字签名方法,其特征在于,所述步骤S2的具体步骤为:
S21、为用户U和服务器S分别选择一个随机数kU∈[1,n-1]和kS∈[1,n-1];
S22、为服务器S再选择一个随机数b∈[1,n-1];
S24、通过用户U计算椭圆曲线E上一点坐标(x,y)=dUK'+kUG;
S25、通过用户U计算消息摘要e;
S26、通过用户U计算协同签名的第一部分签名r=e+x,当r=0modn时,返回步骤S21,否则进入步骤S27;
S29、通过服务器S生成对明文M的完整签名(s,r),并将签名(s,r)发送给签名验证者V。
4.根据权利要求3所述的基于SM2算法的两方协同数字签名方法,其特征在于,所述步骤S25中消息摘要e的计算公式为:
e=Hash(Z||M)
上式中,Hash()为消息摘要长度256比特的密码杂凑函数,Z为用户的身份标识、部分椭圆曲线参数和用户公钥的杂凑,M为明文。
5.根据权利要求4所述的基于SM2算法的两方协同数字签名方法,其特征在于,所述步骤S3的具体步骤为:
S31、通过签名验证者V接收到协同签名(s',r');
S32、通过签名验证者V检验s'∈[1,n-1]是否成立,若不成立,则签名不通过,若成立则进入步骤S33;
S33、通过签名验证者V检验r'∈[1,n-1]是否成立,若不成立,则签名不通过,若成立则进入步骤S34;
S34、通过签名验证者V计算第一个验签参数t=s'+r',如果t=0modn,则签名不通过,否则进入步骤S35;
S35、通过签名验证者V计算消息以及参数摘要e'=Hash(Z||M');
S36、通过签名验证者V计算椭圆曲线点(x',y');
S37、通过签名验证者V计算第二个验签参数R=e'+x',检验R=r'是否成立,若成立,则签名验证通过,使用签名(s,r),若不成立,则签名验证不通过。
6.根据权利要求5所述的基于SM2算法的两方协同数字签名方法,其特征在于,所述步骤S36中椭圆曲线点(x',y')的计算公式为:
(x',y')=s'G+tP。
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