基于SM2签名的批验签高效实现方案.docx
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2022-06-17
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随 着 和 物 联 网 技 术 的 发 展 金 融 体 系 内 的 现 金 和 存 款 已 实 现 数 字
化、支付宝等移动支付方式逐渐成为主流现金在流通中的比例逐渐降低。
年 月 推出加密货币 并发布白皮书其计划建立健全、便
捷的全球支付系统和供全球使用的金融基础设施 的推出掀起了全球研发数
字货币的浪潮。目前已提出的数字货币大多通过区块链技术保护隐私安全
然
而区块链的性能难以支持高频的交易因此我国提出不基于区块链的中央银行数
字货币。与 不同中央银行数字货币与法币等价具有以央行为代表的主权
机构信用背书拥有更广的应用范围和更高的接受度 也称为数字人民币（
）。截至 年 月中国工商银行、中
国农业银行、中国银行和中国建设银行申请了 相关的 !" 条专利# 年
! 月中华人民共和国商务部公布在多个省市区开展数字人民币试点工作。
在数字支付系统中 可能会遭受网络安全攻击造成财产损失。因此
保证 的安全性至关重要
。不同于账户体系 在交易过程中不需要
连接中心服务器进行记账而是通过更改货币所有权来完成支付行为。用户身份
的认证可以通过数字签名技术实现在数字签名中签名者用其私钥对发送的消息
进行签名验签者使用对应的公钥对签名进行验证如果验签通过表明消息由签名
者发送从而确认签名者的身份。 使用 $% 算法
&
作为签名算法$% 算
法是国家密码管理局发布的一套基于椭圆曲线的公钥密码算法
"
采用的密钥长度
为 位在同等安全强度下比 '$( 算法的密钥更短计算速度更快。在数字货
币交易中一般有多个签名需要进行验证
因此提升批量签名的验签性能是非常
重要的。
批验签是一种通过同时验证多个签名以加快验签速度的方法! 年 )(*
首次提出批验签的概念。! 年 +(',
-
提出了基于 '$( 的批验签高效实现方
案该方案可以同时验证同一个签名者的多个签名。批验签技术同样可以应用于
椭圆曲线数字签名算法（./$(0 $(）
但是椭圆曲线密码学（./..0）的签名只包含椭圆
曲线点横坐标的信息验证过程需要恢复相应的纵坐标需要计算二次剩余因此批
验签算法性能 较差。 年 1('(*)
!
等人提出基于 $( 的 批 验 签算法
$、$该类算法不用计算二次剩余但是涉及复杂的代数符号计算随着签名个
数的增长占用的存储空间呈指数级增长。" 年 1('(*)
等人提出基于求和
多项式的 $ 算法该算法比 $、$ 算法的性能更好。此外针对 $(2的批
验签算法
也相继被提出与 $( 算法相比$(2的签名中包含整个 ' 点
因此在批验签过程中减少了计算 坐标的额外开销。但是由于增加了签名长度
此类方案大幅提高了存储和通信数据量。此外基于 的批验签方案极易受到
攻击
攻击者容易伪造签名并通过验证。
通过硬件钱包来保障货币流通的安全性。硬件钱包内置芯片 使用专
门的密码协处理器来加速计算过程。但是通常密码协处理器能直接访问的存储
空间有限例如恩智浦的 ,- 智能卡的密码协处理器最多可以直接访问 !3
的内存空间英飞凌的 .&"* 密码协处理器只提供 个 &" 位的寄存器
存放操作数。
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