软件学报

作者：杨亚涛，殷方锐，陈亮宇，潘登

单位：杨亚涛，北京电子科技学院 电子与通信工程系, 北京 100070;西安电子科技大学 通信工程学院, 陕西 西安 71007111,殷方锐，北京电子科技学院 电子与通信工程系, 北京 10007002,陈亮宇，北京电子科技学院 电子与通信工程系, 北京 10007003,潘登，北京电子科技学院 电子与通信工程系, 北京 10007004

关键词：哈希函数;SPHINCS⁺;数字签名;一次签名;后量子密码

基金：北京市自然科学基金 (4232034); 中央高校基本科研业务费专项资金(3282023017, 3282024058, 3282024052)

SPHINCS+是一种基于哈希函数设计的无状态数字签名方案, 其被证明能够抵抗量子计算攻击. 然而, 由于其生成的签名值较大, 限制了SPHINCS+在实际中的广泛应用. 为了解决SPHINCS+签名方案中WOTS+一次签名方案生成的签名值长度较大的问题, 设计了一种基于国密算法SM3的紧凑型一次签名方案SM3-OTS. 该签名方案利用消息摘要值的二进制信息和十六进制信息分别作为前32条哈希链和后16条哈希链节点位置的索引, 从而有效缩短了传统基于哈希函数一次签名方案的密钥长度和生成签名值长度. SM3-OTS相较于SPHINCS+中使用的WOTS+、SPHINCS-α中使用的Balanced WOTS+以及SPHINCS+C中使用的WOTS+C, 所生成的签名值长度大约缩短了29%、27%、26%, 签名性能得到明显提升. 同时, 通过采用国密SM3算法, 使得SM3-OTS具备良好的抗量子攻击能力, 并保持了较好的综合性能.

来源：2025年第10期

《软件学报》期刊编辑部

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