面向物联网设备的超轻量级多次数字签名
密码学与安全
2019-07-10 v1
摘要
数字签名是在新兴泛在系统中提供认证与完整性的基本密码学工具，其中资源受限设备需安全高效地运行。然而，现有数字签名对于此类具有能量限制的资源受限设备（例如医疗植入物）可能不够实用。其他一些计算高效的替代方案（例如一次/多次签名）可能因私钥和签名尺寸过大而引入高内存和/或通信开销。本文的贡献有两方面：首先，我们开发了一种称为签名者高效多次椭圆曲线签名（SEMECS）的新型轻量级多次数字签名方案，适用于资源受限的嵌入式设备。SEMECS 在基于 EC 的签名中实现了最优的签名和私钥尺寸，且签名者无需任何 EC 运算（例如 EC 标量乘法或加法）。我们证明了 SEMECS 是安全的（在随机预言机模型中），并具有紧安全性归约。其次，我们在 8 位 AVR 微处理器上完整实现了 SEMECS，并进行了全面的能耗分析与比较。我们的实验证实，与其最快（全时）的对应方案 SchnorrQ 相比，SEMECS 的电池消耗最多降低 19 倍，同时在多方面较其多次对应方案具有显著性能优势。我们开源了实现以供公众测试与采用。
引用
@article{arxiv.1907.03911,
title = {Ultra Lightweight Multiple-time Digital Signature for the Internet of Things Devices},
author = {Attila A. Yavuz and Muslum Ozgur Ozmen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.03911},
year = {2019}
}
备注
Published in IEEE Transactions on Services Computing (IEEE TSC)