JP2022553995A - フローラインフレンドリーな署名と署名検証方法、設備および記憶媒体 - Google Patents

フローラインフレンドリーな署名と署名検証方法、設備および記憶媒体 Download PDF

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Abstract

本発明は、フローラインフレンドリーな署名と署名検証方法、設備および記憶媒体を開示し、データ暗号化技術の分野に属する。前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードが基本署名アルゴリズムによって公開鍵と秘密鍵のペア、すなわち秘密鍵ｘと公開鍵Ｘを生成し、公開鍵Ｘを他のＷｉｔｎｅｓｓノードに送信することと、前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードが乱数ｖを選択してＶをＬｅａｄｅｒノードに送信することと、ＬｅａｄｅｒノードからのＣを受信することと、Ｃおよび公開鍵Ｘに基づいて、基本署名アルゴリズムおよびメッセージハッシュアルゴリズムによってメッセージダイジェストｈを算出し、さらにｐｓを計算し、ｐｓをＬｅａｄｅｒノードに送信することと、を含み、閾値署名の特徴を有するように線形署名検証構造の署名アルゴリズムを集約署名として構築し、フローライン機構にフレンドリーで、プロトコル内のあるステップの失敗によりフローラインのプロセスが途切れてしまうことはなく、署名検証への負担を顕著に軽減する。

Description

本発明は、データ暗号化技術の分野に関し、特に、フローラインフレンドリーな署名と署名検証方法、設備および記憶媒体に関する。
ブロックチェーン技術では、ブロックチェーンは、デジタル通貨取引やその他のデータを安全に格納できる新規な分散型プロトコルであり、格納された情報は偽造や改ざんができなく、ブロックチェーン上の取引は、ブロックチェーン上のすべてのノードが共同で完了され、コンセンサスアルゴリズムによってその整合性が確保され、ブロックチェーン上には共通台帳が管理されており、共通台帳は記憶ブロックのノードに位置し、どのノードからも見られるため、偽造や改ざんされないようになる。コンソーシアム型ブロックチェーンと通常のブロックチェーン（既存のブロックチェーンにもプライバシー保護メカニズムを伴うブロックチェーンが存在する）の根本的な違いの１つは、プライバシー保護メカニズムを提供する必要があることで、当該メカニズムは、暗号技術における署名暗号化および署名検証によって実現されるのは普通である。現在、ブロックチェーンのトランザクションはブロックにパッケージされるようにブロックチェーンノードに送信され、ノードはそのブロックを解けてその中のトランザクションを取得し、続いて各トランザクションの署名を検証して対応するトランザクションのコミット処理を順に実行する。既存のブロックチェーンのトランザクションのコミットは逐次実行されるため、システムが混雑して大量のトランザクションが発生する場合、トランザクションコミットの速度がトランザクションの発生速度に遅れがちになり、トランザクション処理の効率が低下し、このため、フローライン技術が利用される。
フローライン技術とは、バッチ処理の際には、１つの工程を時系列で複数のパーツに分割して、各パーツを並列処理することで速度を最適化する、コンピュータ技術でよく使われる並列処理技術のことである。例えば、コンピュータプロセッサの命令フローライン、Ｈｏｔｓｔｕｆｆコンセンサスプロトコルのフローライン処理などがある。しかし、例えば、あるプログラムのあるステップの失敗により、当該プログラムを最初から実行し直さなければならないなど、ある部分の失敗で実行の流れを変えなければならない場合は、フローラインのプロセスが途切れてしまうが、フローラインフレンドリーは、このような途切れをしないプログラムの特性である。
閾値署名方式とは、ｎ個のメンバーからなる署名グループを意味し、当該グループは公開鍵と秘密鍵のペアを持ち、グループ内のＴ個以上の正当かつ誠実なメンバーの組み合わせが、グループを代表してグループ用秘密鍵で署名でき、誰でも当該グループの公開鍵を署名検証に使用でき、ここで、Ｔは閾値であり、Ｔ個以上の正当なメンバーのみがグループの代表として署名でき、Ｔ－１個以下のメンバーはグループの代表として署名できず、かつどのメンバーも他のメンバーになりすまして署名することはできない。閾値署名方式により、権力の配分を行い、権限の乱用を回避することができる。
既存のブロックチェーンで使用されている閾値署名の多くは、ＢＬＳなどの相互作用を必要とする署名アルゴリズムによって構築されているが、ＢＬＳはバイリニア対に基づき、演算量が多く、ノードのＣＰＵ時間を大量に消費するため、性能ボトルネックとなり、それによってブロックチェーンのさらなる応用を制限している。例えば、Ｆａｃｅｂｏｏｋ社のブロックチェーン製品であるＬｉｂｒａは、Ｈｏｔｓｔｕｆｆのコンセンサスアルゴリズムの変種を使用しているが、高速なＥｄ２５５１９集約署名はフローラインに適さず、ＢＬＳまたはＥｄ２５５１９のバッチ式署名検証しか使用できないため、署名検証からの最適化だけではネットワークトラフィック量の削減につながらず、ネットワークの負荷には対応できない。フローラインフレンドリーで、効率的な閾値署名方法を見つけるとこは、コンソーシアム型ブロックチェーンを実生産によりよく利用するための課題である。
上記の技術的課題を解決するために、本発明は、フローラインフレンドリーな署名と署名検証方法、設備および記憶媒体を提供する。線形署名検証構造の署名アルゴリズムを集約署名として構築し、閾値署名の特徴を有し、フローライン機構にフレンドリーで、プロトコル内のあるステップの失敗によりフローラインのプロセスが途切れてしまうことはなく、署名検証への負担を顕著に軽減する。
上記の課題を解決するために、本発明が提供する技術的解決手段は以下のとおりである。
フローラインフレンドリーな署名方法であって、Ｗｉｔｎｅｓｓノードに適用され、前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードが基本署名アルゴリズムによって公開鍵と秘密鍵のペア、すなわち秘密鍵ｘと公開鍵Ｘを生成し、公開鍵Ｘを他のＷｉｔｎｅｓｓノードに送信するステップと、前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードが乱数ｖを選択してＶをＬｅａｄｅｒノードに送信するステップと、ＬｅａｄｅｒノードからのＣを受信するステップと、Ｃおよび公開鍵Ｘに基づいて、基本署名アルゴリズムおよびメッセージハッシュアルゴリズムによってメッセージダイジェストｈを算出し、さらにｐｓを計算し、ｐｓをＬｅａｄｅｒノードに送信するステップと、Ｖ＝ｖ＊Ｇ、ｐｓ＝ｈ＊ｘ＋ｖ、前記Ｌｅａｄｅｒノードは前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードの１つ以上によって選択され、前記基本署名アルゴリズムの種類に従って、少なくとも生成元Ｇを含む関連パラメータを決定するステップと、Ｌｅａｄｅｒノードが第１の合意時間内にＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票を放棄したとみなし、Ｌｅａｄｅｒノードは対応するＷｉｔｎｅｓｓノードに対してランダムにＶを生成するステップと、ＬｅａｄｅｒノードがＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信した場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票に参加したとみなすステップと、すべてのＶを合計してＣを求め、Ｗｉｔｎｅｓｓノードに送信するステップと、Ｌｅａｄｅｒノードが第２の合意時間内に対応するＷｉｔｎｅｓｓノードからｐｓを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなし、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットを０とマークするステップと、Ｌｅａｄｅｒノードは、受信したｐｓが正しいか否かを検証するステップと、ｐｓが正しくない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなし、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットを０とマークするステップと、ｐｓが正しい場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは有効票とみなし、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットを１とマークするステップと、署名検証する時に閾値Ｔと比較するための集約署名（Ｃ、ｓ、Ｍａｓｋ）を計算するステップであって、ｓはＮ個の正しいｐｓの合計、Ｎはｐｓが正しいＷｉｔｎｅｓｓノードの数の合計であるステップと、を含む。
任意選択的に、前記基本署名アルゴリズムは、Ｅｌｇｍａｌ署名アルゴリズムおよびその変種、またはＳｃｈｎｏｒｒ署名アルゴリズムおよびその変種、またはＳＭ２署名検証アルゴリズム、またはＥＤ２５５１９署名検証アルゴリズムのうちの１つである。
任意選択的に、前記Ｌｅａｄｅｒノードは、受信したｐｓが正しいか否かを検証することは、ｐｓ＊Ｇによって得られた値がｈ＊Ｘ＋Ｖによって得られた値と等しいか否かを判断し、等しい場合はｐｓが正しく、等しくない場合はｐｓが正しくないと判断することをさらに含む。
任意選択的に、前記メッセージハッシュアルゴリズムは、暗号的に安全なハッシュアルゴリズムである。
任意選択的に、前記Ｌｅａｄｅｒノードは、Ｗｉｔｎｅｓｓノードまたは非Ｗｉｔｎｅｓｓノードである。
フローラインフレンドリーな署名方法であって、Ｌｅａｄｅｒノードに適用され、以上のいずれか一項に記載のフローラインフレンドリーな署名方法は、Ｌｅａｄｅｒノードが第１の合意時間内にＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票を放棄したとみなし、Ｌｅａｄｅｒノードは対応するＷｉｔｎｅｓｓノードに対してランダムにＶを生成し、ＬｅａｄｅｒノードがＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信した場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票に参加したとみなすことと、すべてのＶを合計してＣを求め、Ｗｉｔｎｅｓｓノードに送信することと、Ｌｅａｄｅｒノードが第２の合意時間内に対応するＷｉｔｎｅｓｓノードからｐｓを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなし、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットを０とマークすることと、Ｌｅａｄｅｒノードは、受信したｐｓが正しいか否かを検証することと、ｐｓが正しくない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなし、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットを０とマークすることと、ｐｓが正しい場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは有効票とみなし、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットを１とマークすることと、署名検証する時に閾値Ｔと比較するための集約署名（Ｃ、ｓ、Ｍａｓｋ）を計算し、ｓはＮ個の正しいｐｓの合計、Ｎはｐｓが正しいＷｉｔｎｅｓｓノードの数の合計であることと、を含む。
任意選択的に、前記Ｌｅａｄｅｒノードは、Ｗｉｔｎｅｓｓノードまたは非Ｗｉｔｎｅｓｓノードである。
署名検証方法であって、以上のいずれか一項に記載のフローラインフレンドリーな署名方法は、ｓ＊Ｇによって得られた値がｈ＊ＡｇｇＸ＋Ｃによって得られた値と等しく、かつＮ≧Ｔであれば、署名検証は成功することと、そうでなければ、署名検証は不成功となることと、を含み、ここで、ｓはＮ個の正しいｐｓの合計、Ｎはｐｓが正しいＷｉｔｎｅｓｓノードの数の合計、Ｔは閾値であり、ＡｇｇＸは、正しいｐｓを持つＮ個のＷｉｔｎｅｓｓノードの公開鍵Ｘの合計であり、Ｃは、正しいｐｓを持つすべてのＷｉｔｎｅｓｓノードのＶの合計であり、Ｖ＝ｖ＊Ｇである。
また、本発明は、設備を提供し、前記設備は、１つ以上のプロセッサと、１つ以上のプログラムを記憶するために使用され、前記１つ以上のプログラムが前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、前記１つ以上のプロセッサに以上に記載の方法を実行させるメモリと、を含む。
それに対応して、本発明は、コンピュータプログラムが記憶される記憶媒体を提供し、当該プログラムがプロセッサによって実行されると、以上のいずれか一項に記載の方法を実現する。
本発明によって提供される技術的解決手段の使用は、既存の技術と比較して、以下の有益な効果を有する。
線形署名検証構造の署名アルゴリズムを集約署名として構築し、閾値署名の特徴を有し、フローライン機構にフレンドリーで、プロトコル内のあるステップの失敗によりフローラインのプロセスが途切れてしまうことはなく、署名検証への負担を顕著に軽減する。
本発明に係る設備の構成図である。 本発明の実施例により提供されるフローラインフレンドリーな署名方法における各役割と秘密鍵の関係を示す図である。 本発明の実施例により提供されるフローラインフレンドリーな署名方法のフローチャートである。 本発明の一実施例により提供されるフローラインフレンドリーな署名方法のフローチャートである。 本発明の別の実施例により提供されるフローラインフレンドリーな署名方法のフローチャートである。 本発明の一実施例により提供される署名検証方法のフローチャートである。 本発明の一実施例により提供されるフローラインフレンドリーな署名方法と既存方法との比較場面の模式図である。
本発明の内容をさらに理解するために、図面および実施例を組み合わせて本発明を詳細に説明する。
以下、図面と実施例を組み合わせて本出願をさらに詳細に説明する。本明細書に記載された具体的な実施例は、関連する発明を説明するためのみに使用され、それを限定するものではないことが理解される。なお、説明の便宜上、図面では発明に関連する部分のみを示していることに留意されたい。本発明に記載された第１や第２などの用語は、本発明の技術的解決手段を容易に説明するために使用され、特定の限定作用を果たさず、いずれも広義的なものであり、本発明の技術的解決手段を限定するものではない。なお、矛盾しない場合、本出願における実施例および実施例の特徴を互いに組み合わせることが可能である。以下、図面を参照し、実施例と併せて本出願を詳細に説明する。
［実施例１］
フローラインフレンドリーな署名方法であって、Ｗｉｔｎｅｓｓノードに適用され、図４に示すように、前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードが基本署名アルゴリズムによって公開鍵と秘密鍵のペア、すなわち秘密鍵ｘと公開鍵Ｘを生成し、公開鍵Ｘを他のＷｉｔｎｅｓｓノードに送信するＳ１０１と、前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードが乱数ｖを選択してＶをＬｅａｄｅｒノードに送信するＳ１０２と、ＬｅａｄｅｒノードからのＣを受信し、Ｃおよび公開鍵Ｘに基づいて、基本署名アルゴリズムおよびメッセージハッシュアルゴリズムによってメッセージダイジェストｈを算出し、さらにｐｓを計算するＳ１０３と、ｐｓをＬｅａｄｅｒノードに送信するＳ１０４と、を含む。
ここで、Ｖ＝ｖ＊Ｇ、ｐｓ＝ｈ＊ｘ＋ｖ、前記Ｌｅａｄｅｒノードは前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードの１つ以上によって選択され、前記基本署名アルゴリズムの種類に従って、少なくとも生成元Ｇを含む関連パラメータを決定し、Ｌｅａｄｅｒノードが第１の合意時間内にＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票を放棄したとみなされ、Ｌｅａｄｅｒノードは対応するＷｉｔｎｅｓｓノードに対してランダムにＶを生成し、ＬｅａｄｅｒノードがＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信した場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票に参加したとみなされ、すべてのＶを合計してＣを求め、Ｗｉｔｎｅｓｓノードに送信し、Ｌｅａｄｅｒノードが第２の合意時間内に対応するＷｉｔｎｅｓｓノードからｐｓを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは０とマークされ、Ｌｅａｄｅｒノードは、受信したｐｓが正しいか否かを検証し、ｐｓが正しくない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは０とマークされ、ｐｓが正しい場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは有効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは１とマークされ、署名検証する時に閾値Ｔと比較するための集約署名（Ｃ、ｓ、Ｍａｓｋ）を計算し、ｓはＮ個の正しいｐｓの合計、Ｎはｐｓが正しいＷｉｔｎｅｓｓノードの数の合計である。
本実施例の選択可能な実施形態として、前記基本署名アルゴリズムは、Ｅｌｇｍａｌ署名アルゴリズムおよびその変種、またはＳｃｈｎｏｒｒ署名アルゴリズムおよびその変種、またはＳＭ２署名検証アルゴリズム、またはＥＤ２５５１９署名検証アルゴリズムのうちの１つである。本実施例の選択可能な実施形態として、前記メッセージハッシュアルゴリズムは、ＳＨＡ５１２、ＳＭ３やＳＨＡ２５６などの暗号的に安全なハッシュアルゴリズムである。本実施例の選択可能な実施形態として、前記Ｌｅａｄｅｒノードは、Ｗｉｔｎｅｓｓノードまたは非Ｗｉｔｎｅｓｓノードである。本実施例の選択可能な実施形態として、公開鍵Ｘは、２つの前記Ｗｉｔｎｅｓｓノード間で交換され、かつｐｓが正しいＮ個のＷｉｔｎｅｓｓノードの公開鍵Ｘの合計であるＡｇｇＸを計算するためにＬｅａｄｅｒノードに送信される。ＡｇｇＸは、集約署名を検証する時に公開鍵として機能する。本実施例の選択可能な実施形態として、前記Ｌｅａｄｅｒノードは、受信したｐｓが正しいか否かを検証することは、ｐｓ＊Ｇによって得られた値がｈ＊Ｘ＋Ｖによって得られた値と等しいか否かを判断し、等しい場合はｐｓが正しく、等しくない場合はｐｓが正しくないと判断することをさらに含む。
本実施例の選択可能な実施形態として、前記メッセージハッシュアルゴリズムは、暗号的に安全なハッシュアルゴリズムである。本実施例の選択可能な実施形態として、前記Ｌｅａｄｅｒノードは、Ｗｉｔｎｅｓｓノードまたは非Ｗｉｔｎｅｓｓノードである。本実施例によって提供される改良されたフローラインフレンドリーな閾値署名方法は、線形署名検証構造の署名アルゴリズムを集約署名として構築することができ、閾値署名の特徴を有し、フローライン機構にフレンドリーで、プロトコル内のあるステップの失敗によりフローラインのプロセスが途切れてしまうことはなく、署名検証への負担を顕著に軽減する。
なお、本実施例は、フローラインフレンドリーな署名方法を提供し、図５に示すように、Ｌｅａｄｅｒノードに適用され、以上のいずれか一項に記載のフローラインフレンドリーな署名方法は、Ｌｅａｄｅｒノードが第１の合意時間内にＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票を放棄したとみなされ、Ｌｅａｄｅｒノードは対応するＷｉｔｎｅｓｓノードに対してランダムにＶを生成し、ＬｅａｄｅｒノードがＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信した場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票に参加したとみなされるＳ２０１と、すべてのＶを合計してＣを求め、Ｗｉｔｎｅｓｓノードに送信するＳ２０２と、Ｌｅａｄｅｒノードが第２の合意時間内に対応するＷｉｔｎｅｓｓノードからｐｓを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは０とマークされるＳ２０３と、Ｌｅａｄｅｒノードは、受信したｐｓが正しいか否かを検証するＳ２０４と、ｐｓが正しくない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは０とマークされるＳ２０５と、ｐｓが正しい場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは有効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは１とマークされるＳ２０６と、署名検証する時に閾値Ｔと比較するための集約署名（Ｃ、ｓ、Ｍａｓｋ）を計算し、ｓはＮ個の正しいｐｓの合計、Ｎはｐｓが正しいＷｉｔｎｅｓｓノードの数の合計であるＳ２０７と、を含む。
本実施例の選択可能な実施形態として、前記Ｌｅａｄｅｒノードは、Ｗｉｔｎｅｓｓノードまたは非Ｗｉｔｎｅｓｓノードである。
最後に、本実施例はさらに署名検証方法を提供し、図６に示すように、以上のいずれか一項に記載のフローラインフレンドリーな署名方法は、ｓ＊Ｇによって得られた値がｈ＊ＡｇｇＸ＋Ｃによって得られた値と等しく、Ｎ≧ＴであれるＳ３０１と、そうであれば、署名検証は成功するＳ３０２と、そうでなければ、署名検証は不成功となるＳ３０３と、を含み、ここで、ｓはＮ個の正しいｐｓの合計、Ｎはｐｓが正しいＷｉｔｎｅｓｓノードの数の合計、Ｔは閾値であり、ＡｇｇＸは、正しいｐｓを持つＮ個のＷｉｔｎｅｓｓノードの公開鍵Ｘの合計であり、Ｃは、正しいｐｓを持つすべてのＷｉｔｎｅｓｓノードのＶの合計であり、Ｖ＝ｖ＊Ｇである。ビットマスクＭａｓｋにおけるマーカビットの値が１である数の合計をカウントすることで、Ｎを得ることができる。
それに対応して、以下のような技術的解決手段を採用している。
第１の態様によれば、本発明の実施例は、改良されたフローラインフレンドリーな閾値署名方法を提供し、前記方法は、ブロックチェーンネットワーク技術に応用され、閾値署名の特徴を有するように線形署名検証構造の署名アルゴリズムを集約署名として構築することを含み、ＨｏｔＳｔｕｆｆのフローライン機構にフレンドリーであり、プロトコル内のあるステップの失敗によりＨｏｔＳｔｕｆｆのフローラインのプロセスが途切れてしまうことはなく、署名検証サービスの性能負荷を顕著に軽減し、署名検証の処理速度を向上させることができる。
選択可能な実施形態として、線形署名検証構造の署名アルゴリズムを集約署名として構築することは、以下のようなステップで署名処理を完了する。
Ｓ１：初期段階では、Ｗｉｔｎｅｓｓ（Ｗｉｔｎｅｓｓノードの略称、以下同様）と呼ばれる多数の署名者が、Ｌｅａｄｅｒ（Ｌｅａｄｅｒノードの略称、以下同様）を選出する必要があるが、ＬｅａｄｅｒはＷｉｔｎｅｓｓの一員であるか否かにかかわらず、１つのＷｉｔｎｅｓｓが同時にＬｅａｄｅｒであってもよい。
Ｓ２：すべての参加者は、基本署名アルゴリズムとネゴシエートされたメッセージハッシュアルゴリズムを選択し、基本署名アルゴリズムについては、Ｅｌｇｍａｌ署名アルゴリズムまたはその任意の変種、例えばＥＤ２５５１９署名アルゴリズムまたはＳｃｈｎｏｒｒ署名アルゴリズムなどであり得、このようなアルゴリズムの関連パラメータは、生成元Ｇと呼ばれる共通パラメータの環状群を有する必要がある。
Ｓ３：すべてのＷｉｔｎｅｓｓは、当該アルゴリズムに用いる公開鍵と秘密鍵のペアのｘ、Ｘを生成し、図３に示すように公開鍵Ｘを相互に交換し、Ｌｅａｄｅｒは、正しいｐｓを持つＮ個のＷｉｔｎｅｓｓノードの公開鍵Ｘの合計であるＡｇｇＸを計算する。
Ｓ４：署名段階では、各Ｗｉｔｎｅｓｓは乱数ｖを選択し、Ｖ＝ｖＧを計算し、ｖＧはｖ個のＧの合計値であり、ＶをＬｅａｄｅｒに送信する。
Ｓ５：図３に示すように、Ｌｅａｄｅｒは全部のＶの合計をＣとして算出し、Ｃを全部のＷｉｔｎｅｓｓに戻す。
Ｓ６：ＷｉｔｎｅｓｓはＣを受信した後、部分署名ｐｓを計算し、具体的な方法として、選択した基本署名アルゴリズムに基づき、例えばＥＤ２５５１９の場合、まずＣ、Ｘ、署名待ちのメッセージ、共同で選択したメッセージダイジェストアルゴリズムを用いてメッセージダイジェストｈを計算し、次にｐｓ＝ｈｘ＋ｖを計算して、ｐｓをＬｅａｄｅｒに送信する。
Ｓ７：Ｌｅａｄｅｒは、受信したｐｓに基づき、最終的な集約署名（Ｃ、ｓ）を計算し、ｓはｐｓを合計したものである。
選択可能な実施形態として、本実施例はさらに閾値署名の特徴を有し、Ｎ 個のＷｉｔｎｅｓｓが有する１つの署名処理において、閾値をＴ（Ｔ≦Ｎ）とする場合、ＬｅａｄｅｒはＮ個のＷｉｔｎｅｓｓの部分署名をすべて揃えた時のみ、検証に成功する正当な集約署名を生成することができ、選択可能な実施形態として、本実施例はさらにフローラインフレンドリーな特徴を有し、具体的には、プロトコル内のどのステップでエラーが発生しても、プロトコルを最初から実行せずに、常に最後のステップに到達し、正当または不正な署名を生成することができ、選択可能な実施形態として、本実施例は効率的な署名検証方法をさらに有し、Ｎ個のＷｉｔｎｅｓｓの部分署名を集約した集約署名の場合、１回の署名検証だけで検証が完了でき、基本署名アルゴリズムを選択した場合に比べて効率がＮ倍向上し、具体的な署名検証方法は、どの基本署名アルゴリズムを選択するかに依存する。
図２と３を組み合わせると、Ｗｉｔｎｅｓｓ１およびＷｉｔｎｅｓｓ２は、Ｗｉｔｎｅｓｓノードのうちの任意の２つであり、本実施例の別の選択可能な実施形態では、ＬｅａｄｅｒおよびＷｉｔｎｅｓｓの２種類の役割がそれぞれ存在する。本実施例では、選択した基本署名アルゴリズムとしてＥｄ２５５１９署名方法を使用すると想定しているが、本実施例はこの選択に限定されず、選択した基本アルゴリズムとしてＥｌｇｍａｌ署名アルゴリズムの任意の変種を使用することができる。
まず、各参加者は、ｅｄ２５５１９の公開鍵と秘密鍵のペアを生成し、秘密鍵をｘ、公開鍵をＸとし、Ｘ＝ｘＧの関係を満たす。参加者は公開鍵を相互に交換し、例えば、証明するために署名を提供するなどして、公開鍵が対応する秘密鍵の保有者からのものであると確保する必要がある。誰もが他の全員の公開鍵を持っているため、誰もが集約した公開鍵ａｇｇＸを計算することができ、ａｇｇＸはすべてのＸを合計したものである。
選択可能な実施形態として、各Ｗｉｔｎｅｓｓは乱数ｖを選択して対応するＶ＝ｖＧを計算し、次にＶをＬｅａｄｅｒに送信する。図３に示すように、Ｗｉｔｎｅｓｓ１は乱数ｖ１を選択してＶ１＝ｖ１Ｇを計算し、Ｗｉｔｎｅｓｓ２は乱数ｖ２を選択してＶ２＝ｖ２Ｇを計算する。本ステップは、ｃｏｍｍｉｔと呼ばれる。選択可能な実施形態として、ＬｅａｄｅｒノードはＶを集約してＣを得て、ＣはＶを合計したものであり、かつｃをＷｉｔｎｅｓｓに送信し、図３に示すように、Ｃ＝ Ｖ１＋Ｖ２、本ステップはｃｈａｌｌｅｎｇｅと呼ばれる。選択可能な実施形態として、ＷｉｔｎｅｓｓはＣを得た後、部分署名ｐｓ＝ｈｘ＋ｖを計算し、図３に示すように、ｐｓ１＝ｈｘ＋ ｖ１、ｐｓ２＝ｈｘ＋ ｖ２、ここで、ｈは、Ｃや署名待ちのメッセージなどのメッセージダイジェスト値である。ｐｓ１、ｐｓ２をＬｅａｄｅｒに送信し、本ステップはｒｅｓｐｏｎｓｅと呼ばれる。最後に、Ｌｅａｄｅｒはｐｓ１とｐｓ２を合計してｓを得て、署名（Ｃ、ｓ）を得る。
図７に示すように、本出願の実施例に係る技術的解決手段では、第１の合意時間内にｃｏｍｍｉｔを完了し、第２の合意時間内にｃｈａｌｌｅｎｇｅを完了し、複数のノードが応答しなくても、第１の合意時間および第２の合意時間をそれぞれ超えれば署名処理を再度開始するため、本実施例に記載の署名方法は、既存の方法に比べて、フローライン機構にフレンドリーであり、プロトコルのあるステップの失敗によりフローラインのプロセスが途切れてしまうことはなく、署名検証への負担を顕著に軽減する。
［実施例２］
本実施例は、設備を提供し、前記設備は、１つ以上のプロセッサと、１つ以上のプログラムを記憶するために使用され、前記１つ以上のプログラムが前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、前記１つ以上のプロセッサに以上に記載の方法を実行させるメモリと、を含む。
なお、本実施例は、コンピュータプログラムが記憶される記憶媒体を提供し、当該プログラムがプロセッサによって実行されると、以上の実施例１に記載の方法を実現する。
図１は、本発明の一実施例により提供される設備の構成図である。
図１に示すように、別の態様として、本出願はさらに設備５００を提供し、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）５０２に記憶されたプログラム、または記憶部５０８からランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５０３にロードされたプログラムに従って、種々の適切な動作や処理を実行できる１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）５０１を備える。ＲＡＭ５０３には、設備５００の作動に必要な様々なプログラムやデータが記憶される。ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２以およびＲＡＭ５０３は、バス５０４を介して互いに接続されている。入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース５０５もバス５０４に接続されている。
Ｉ／Ｏインターフェース５０５には、キーボードやマウスなどを含む入力部５０６、例えば陰極線管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などやスピーカーなどを含む出力部５０７、ハードディスクなどを含む記憶部５０８、ＬＡＮカード、モデムなどのネットワークインターフェースカードを含む通信部５０９が接続されている。通信部５０９は、インターネットなどのネットワークを介して通信処理を実行する。ドライブ５１０も、必要に応じてＩ／Ｏインターフェース５０５に接続される。ディスク、コンパクトディスク、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブルメディア５１１は、必要に応じてドライブ５１０に装着されることで、そこから読み出されたコンピュータプログラムを必要に応じて記憶部５０８にインストールすることができる。
特に、本出願で開示された実施例によれば、上記いずれかの実施例で説明した方法は、コンピュータソフトウェアプログラムとして実現することができる。例えば、本出願で開示された実施例は、コンピュータプログラム製品を備え、前記製品は、機械可読媒体に組み込まれたコンピュータプログラムを実体的に含み、前記コンピュータプログラムは、上記実施例のいずれかに記載の方法を実行するためのプログラムコードを含む。このような実施例では、当該コンピュータプログラムは、通信部５０９を介してネットワークからダウンロードされ、インストールされてもよく、および／または、リムーバブルメディア５１１からインストールされてもよい。
さらなる態様として、本出願は、コンピュータ可読記憶媒体をさらに提供し、当該コンピュータ可読記憶媒体は、上記実施例の装置に含まれるコンピュータ可読記憶媒体であってもよく、別々に存在し、設備に組み込まれていないコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。コンピュータ可読記憶媒体には、１つ以上のプロセッサによって使用され、本出願に記載の方法を実行する１つ以上のプログラムが記憶されている。
図面におけるフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施例に係るシステム、方法およびコンピュータプログラム製品の実現可能なアーキテクチャ、機能および作動を示す。この点で、フローチャートまたはブロック図の各ブロックは、所定の論理機能を実行するための１つ以上の実行可能な命令を含むモジュール、プログラムセグメント、またはコードの一部を表し得る。また、注意されるように、代替品としてのいくつかの実現では、ブロック内に示された機能は、図面に示されたものと異なる順序で実行してもよい。例えば、連続的に示された２つのブロックは実際に並列に実行されてもよく、関連する機能によって逆順に実行されてもよい。また、注意されるように、ブロック図および／またはフローチャートの各ブロック、並びにブロック図および／またはフローチャートのブロックの組み合わせは、所定の機能または作動を実行する専用のハードウェアベースのシステムによって実現されてもよく、専用のハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせによって実現されてもよい。
本出願の実施例で説明したユニットまたはモジュールは、ソフトウェアによって実現されてもよく、ハードウェアによって実現されてもよい。説明したユニットまたはモジュールは、プロセッサに設けられてもよく、例えば、各前記ユニットは、コンピュータやモバイルスマートデバイスに設けられるソフトウェアプログラムであってもよく、別途構成されるハードウェア装置であってもよい。ここで、これらのユニットまたはモジュールの名称は、場合によって、当該ユニットまたはモジュール自体を限定するものにならない。
以上の説明は、本出願の好ましい実施例や適用される技術的原理の説明に過ぎない。本出願で記載した発明の範囲は、上記の技術的特徴の特定の組み合わせから生じる技術的解決手段に限定されるものではなく、本出願の構想から逸脱することなく、上記の技術的特徴またはその等価物の任意の組み合わせから生じる他の技術的解決手段も含むべきであることは、当業者には理解されるはずである。例えば、上記の特徴と、本出願に開示された（ただし、これらに限定されない）同様の機能を有する技術的特徴とを相互に交換して形成された技術的解決手段である。
５０１ ＣＰＵ
５０２ ＲＯＭ
５０３ ＲＡＭ
５０５ Ｉ／Ｏインターフェース
５０６ 入力部
５０７ 出力部
５０８ 記憶部
５０９ 通信部
５１０ ドライブ
５１１ リムーバブルメディア

Claims (10)

  1. Ｗｉｔｎｅｓｓノードに適用されるフローラインフレンドリーな署名方法であって、
    前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードが基本署名アルゴリズムによって公開鍵と秘密鍵のペア、すなわち秘密鍵ｘと公開鍵Ｘを生成し、公開鍵Ｘを他のＷｉｔｎｅｓｓノードに送信し、
    前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードが乱数ｖを選択してＶをＬｅａｄｅｒノードに送信し、
    ＬｅａｄｅｒノードからのＣを受信し、
    Ｃおよび公開鍵Ｘに基づいて、基本署名アルゴリズムおよびメッセージハッシュアルゴリズムによってメッセージダイジェストｈを算出し、さらにｐｓを計算し、ｐｓをＬｅａｄｅｒノードに送信し、
    ここで、Ｖ＝ｖ＊Ｇ、ｐｓ＝ｈ＊ｘ＋ｖ、前記Ｌｅａｄｅｒノードは前記Ｗｉｔｎｅｓｓノードの１つ以上によって選択され、前記基本署名アルゴリズムの種類に従って、少なくとも生成元Ｇを含む関連パラメータを決定し、
    Ｌｅａｄｅｒノードが第１の合意時間内にＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票を放棄したとみなされ、Ｌｅａｄｅｒノードは対応するＷｉｔｎｅｓｓノードに対してランダムにＶを生成し、
    ＬｅａｄｅｒノードがＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信した場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票に参加したとみなされ、
    すべてのＶを合計してＣを求め、それをＷｉｔｎｅｓｓノードに送信し、
    Ｌｅａｄｅｒノードが第２の合意時間内に対応するＷｉｔｎｅｓｓノードからｐｓを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは０とマークされ、
    Ｌｅａｄｅｒノードは、受信したｐｓが正しいか否かを検証し、
    ｐｓが正しくない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは０とマークされ、
    ｐｓが正しい場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは有効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは１とマークされ、
    署名検証する時に閾値Ｔと比較するための集約署名（Ｃ、ｓ、Ｍａｓｋ）を計算し、ｓはＮ個の正しいｐｓの合計、Ｎはｐｓが正しいＷｉｔｎｅｓｓノードの数の合計であることを特徴とする、フローラインフレンドリーな署名方法。
  2. 前記基本署名アルゴリズムは、Ｅｌｇｍａｌ署名アルゴリズムおよびその変種、またはＳｃｈｎｏｒｒ署名アルゴリズムおよびその変種、またはＳＭ２署名検証アルゴリズム、またはＥＤ２５５１９署名検証アルゴリズムのうちの１つであることを特徴とする、請求項１に記載のフローラインフレンドリーな署名方法。
  3. 前記Ｌｅａｄｅｒノードは、受信したｐｓが正しいか否かを検証することは、ｐｓ＊Ｇによって得られた値がｈ＊Ｘ＋Ｖによって得られた値と等しいか否かを判断し、等しい場合はｐｓが正しく、等しくない場合はｐｓが正しくないと判断することをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のフローラインフレンドリーな署名方法。
  4. 前記メッセージハッシュアルゴリズムは、暗号的に安全なハッシュアルゴリズムであることを特徴とする、請求項１に記載のフローラインフレンドリーな署名方法。
  5. 前記Ｌｅａｄｅｒノードは、Ｗｉｔｎｅｓｓノードまたは非Ｗｉｔｎｅｓｓノードであることを特徴とする、請求項１－４のいずれか一項に記載のフローラインフレンドリーな署名方法。
  6. Ｌｅａｄｅｒノードに適用されるフローラインフレンドリーな署名方法であって、請求項１－５のいずれか一項に記載のフローラインフレンドリーな署名方法は、
    Ｌｅａｄｅｒノードが第１の合意時間内にＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票を放棄したとみなされ、Ｌｅａｄｅｒノードは対応するＷｉｔｎｅｓｓノードに対してランダムにＶを生成することと、
    ＬｅａｄｅｒノードがＷｉｔｎｅｓｓノードからＶを受信した場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは投票に参加したとみなされることと、
    すべてのＶを合計してＣを求め、それをＷｉｔｎｅｓｓノードに送信することと、
    Ｌｅａｄｅｒノードが第２の合意時間内に対応するＷｉｔｎｅｓｓノードからｐｓを受信しない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは０とマークされることと、
    Ｌｅａｄｅｒノードは、受信したｐｓが正しいか否かを検証することと、
    ｐｓが正しくない場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは無効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは０とマークされることと、
    ｐｓが正しい場合、対応するＷｉｔｎｅｓｓノードは有効票とみなされ、ビットマスクＭａｓｋの対応するマーカビットは１とマークされることと、
    署名検証する時に閾値Ｔと比較するための集約署名（Ｃ、ｓ、Ｍａｓｋ）を計算し、ｓはＮ個の正しいｐｓの合計、Ｎはｐｓが正しいＷｉｔｎｅｓｓノードの数の合計であることと、を含むことを特徴とする、フローラインフレンドリーな署名方法。
  7. 前記Ｌｅａｄｅｒノードは、Ｗｉｔｎｅｓｓノードまたは非Ｗｉｔｎｅｓｓノードであることを特徴とする、請求項６に記載のフローラインフレンドリーな署名方法。
  8. 請求項１－７のいずれか一項に記載のフローラインフレンドリーな署名方法では、
    ｓ＊Ｇによって得られた値がｈ＊ＡｇｇＸ＋Ｃによって得られた値と等しく、かつＮ≧Ｔであれば、署名検証は成功し、そうでなければ、署名検証は不成功となり、
    ここで、ｓはＮ個の正しいｐｓの合計、Ｎはｐｓが正しいＷｉｔｎｅｓｓノードの数の合計、Ｔは閾値であり、ＡｇｇＸは、正しいｐｓを持つＮ個のＷｉｔｎｅｓｓノードの公開鍵Ｘの合計であり、Ｃは、正しいｐｓを持つすべてのＷｉｔｎｅｓｓノードのＶの合計であり、Ｖ＝ｖ＊Ｇであることを特徴とする、署名検証方法。
  9. １つ以上のプロセッサと、
    １つ以上のプログラムを記憶するために使用され、
    前記１つ以上のプログラムが前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、前記１つ以上のプロセッサに、請求項１－８のいずれか一項に記載の方法を実行させるメモリと、を含むことを特徴とする、設備。
  10. 当該プログラムがプロセッサによって実行されると、請求項１－８のいずれか一項に記載の方法を実現することを特徴とする、コンピュータプログラムが記憶される記憶媒体。
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