软件学报

作者：严都力，谢敏，赵艳琦，王文发，禹勇

单位：严都力，延安大学 数学与计算机科学学院, 陕西 延安 71600011,谢敏，陕西师范大学 计算机科学学院, 陕西 西安 71011902,赵艳琦，西安邮电大学 网络空间安全学院, 陕西 西安 71012103,王文发，延安大学 数学与计算机科学学院, 陕西 延安 71600004,禹勇，陕西师范大学 计算机科学学院, 陕西 西安 71011905

关键词：区块链;数字签名;差分故障攻击;协同签名

基金：国家自然科学基金（61872229，U19B2021）；教育部2020年度区块链核心技术战略研究项目（2020KJ010301）；陕西省重点研发计划（2020ZDLGY09-06，2021ZDLGY06-04）

以区块链为底层技术的比特币、Libra等密码货币掀起了数字经济的浪潮.密码货币采用数字签名保证交易的可验证性和完整性，其中签名私钥确保了货币资产的所有权.若签名私钥丢失或被盗，货币资产的安全将受到严重威胁.相比于椭圆曲线数字签名算法ECDSA，基于爱德华曲线的数字签名算法EdDSA具备运算速度更快、密钥与签名空间更小等优势，被用于Libra交易单的签名.但因其是确定性签名，容易遭受差分故障攻击，造成密钥丢失或泄漏.如何抵抗这一种攻击，并设计可证明安全的EdDSA签名是一个挑战.首先定义了抗差分故障攻击的数字签名方案需满足的安全性质，利用差分故障攻击技术对EdDSA签名算法进行了分析，提出了抗差分故障攻击的EdDSA签名方案，并证明了方案满足存在不可伪造性和抗差分故障攻击性；为了降低签名私钥泄漏风险，借助Paillier同态加密技术，设计了抗差分故障攻击的两方协同EdDSA签名方案，并基于通用可组合安全模型（universally composable，UC）证明了方案的安全性；最后，对两方协同ECDSA签名算法与抗差分故障攻击的两方协同EdDSA签名算法计算复杂度分析与算法执行效率测试，验证了方案的有效性.

来源：2023年第2期

《软件学报》期刊编辑部

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