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身份基类哈希证明系统的构造及应用 
定 价：36 元
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本书主要介绍身份基类哈希证明系统的构造及其在抗泄露密码机制方面的应用。全书共7章，第1章介绍身份基类哈希证明系统的研究动机及目标、研究现状与进展等，第2章介绍相关的数学基础及密码技术，第3章介绍身份基哈希证明系统及其构造方法，第4章介绍可更新身份基哈希证明系统及其构造方法，第5章介绍双封装密钥身份基哈希证明系统及其构造方法，第6章介绍基于最小假设构造抗泄露身份基加密机制的通用方法，第7章介绍身份基加密机制挑战后泄露容忍性的实现方法。
本书可作为网络空间安全、密码科学与技术等专业高年级本科生和研究生相关课程的教材，也可作为相关科研人员和工程技术人员的参考用书。
哈希证明系统是一个非常实用的密码基础工具，自2002年由Cramer 和 Shoup提出以来，在密码学领域得到了广泛的关注和应用。哈希证明系统的概念被推广到身份基密码体制中以后，研究者提出了称为身份基哈希证明系统的新密码工具。随后，以身份基哈希证明系统为底层工具又提出了抗泄露身份基加密机制的通用构造方法。然而，上述方法仅能抵抗有界的泄露攻击，并且仅具有选择明文攻击的安全性。为了抵抗现实环境中普遍存在的连续泄露攻击，在身份基哈希证明系统的基础上提出了新密码工具——可更新身份基哈希证明系统。目前，研究者通常基于非交互式零知识论证系统、一次性损耗滤波器、一次性签名等底层密码工具来提出选择密文安全的抗泄露身份基加密机制和公钥加密机制的通用构造方法。然而，由于底层密码工具的计算效率较低，导致上述的通用构造方法尚未达到理想的计算效率。为进一步提高计算效率，研究者提出了双封装密钥身份基哈希证明系统的新密码工具。特别地，本书将身份基哈希证明系统、可更新身份基哈希证明系统和双封装密钥身份基哈希证明系统这三个密码工具统称为身份基类哈希证明系统。
本书重点介绍身份基类哈希证明系统及其在抗泄露密码机制构造方面的应用，分别对哈希证明系统、身份基哈希证明系统、可更新身份基哈希证明系统和双封装密钥身份基哈希证明系统进行介绍，并从安全模型、实例构造和安全性证明等方面进行了详细阐述。除此之外，本书还详细介绍了上述密码工具在抗泄露密码机制方案构造方面的应用。
本书的内容安排如下：
第1章简要介绍了身份基类哈希证明系统的研究动机及目标，对其当前的研究现状与进展进行了描述，同时还概述了身份基类哈希证明系统在抗泄露的身份基加密机制、选择密文安全的高效加密机制等方面的应用情况。
第2章详细介绍了本书所使用的相关数学理论和密码学基础技术，包括哈希函数、强随机性提取器、区别引理、复杂性假设、卡梅隆哈希函数、一次性损耗滤波器、非交互式零知识论证和消息验证码等。
第3章详细介绍了身份基哈希证明系统的形式化定义及安全模型，并分别在选择身份安全模型和适应性安全模型下对相应的实例进行了介绍，同时给出了有效封装密文与无效封装密文不可区分性的形式化证明过程。此外，本章还介绍了以身份基哈希证明系统为底层工具设计泄露容忍的可撤销身份基加密机制的通用构造方法。
第4章详细介绍了可更新身份基哈希证明系统的形式化定义及安全模型，并分别在选择身份安全模型和适应性安全模型下对相应的实例进行了介绍。此外，本章还介绍了以可更新身份基哈希证明系统为底层工具设计连续泄露容忍的身份基加密机制的通用构造方法。
第5章详细介绍了双封装密钥身份基哈希证明系统的形式化定义及安全模型，并分别在选择身份安全模型和适应性安全模型下对相应的实例进行了介绍。此外，本章还介绍了以双封装密钥身份基哈希证明系统为底层工具设计新型的具有选择密文安全性和泄露容忍性的身份基加密机制和公钥加密机制的通用构造方法。
第6章详细介绍了身份基类哈希证明系统的通用构造方法，分别设计了具有自适应安全性的身份基哈希证明系统、可更新身份基哈希证明系统和双封装密钥身份基哈希证明系统，并对相应构造中有效封装密文与无效封装密文的不可区分性进行了形式化证明。
第7章详细介绍了身份基加密机制挑战后泄露容忍性的实现方法，提出了身份基加密机制熵泄露容忍性的属性要求和安全性定义，并在状态分离模型中联合熵泄露容忍的身份基加密机制和二源提取器设计了具有挑战后泄露容忍性的身份基加密机制，并对上述构造在选择明文攻击下的安全性进行了形式化证明。
本书在编写过程中得到了博士生导师杨波教授的大力支持和帮助，在此表示感谢。此外，本书的出版得到国家自然科学基金（62272287）、陕西师范大学优秀学术著作出版资助基金和中央高校基本科研业务费
专项资金（GK202301009）的资助，在此表示感谢。
由于作者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
作 者
2023年2月
第1章 绪论 1
1.1 身份基类哈希证明系统的研究动机及目标 1
1.2 身份基类哈希证明系统的研究现状与进展 2
1.3 身份基类哈希证明系统在抗泄露密码机制中的应用 5
1.4 参考文献 7
第2章 基础知识 10
2.1 哈希函数 10
2.1.1 抗碰撞哈希函数 10
2.1.2 抗目标碰撞哈希函数 10
2.2 强随机性提取 11
2.2.1 统计距离 11
2.2.2 信息熵 11
2.2.3 随机性提取器 12
2.2.4 二源提取器 13
2.3 区别引理 14
2.4 复杂性假设 14
2.5 合数阶双线性群及相应的子群判定假设 17
2.6 泄露谕言机 18
2.7 卡梅隆哈希函数 18
2.8 一次性损耗滤波器（OTLF） 19
2.8.1 OTLF的形式化定义 19
2.8.2 OTLF的安全性质 19
2.8.3 OTLF的具体构造 20
2.9 非交互式零知识论证 24
2.10 消息验证码 26
2.11 抗泄露单向函数 27
2.12 参考文献 27
第3章 身份基哈希证明系统(IBHPS) 29
3.1 算法定义及安全属性 29
3.1.1 IBHPS的形式化定义 29
3.1.2 IBHPS的安全属性 30
3.1.3 IBHPS中通用性、平滑性及泄露平滑性之间的关系 31
3.2 选择身份安全的IBHPS实例 33
3.2.1 具体构造 33
3.2.2 正确性 34
3.2.3 通用性 34
3.2.4 平滑性 34
3.2.5 有效封装密文与无效封装密文的不可区分性 35
3.3 适应性安全的IBHPS实例 36
3.3.1 具体构造 37
3.3.2 正确性 37
3.3.3 通用性 38
3.3.4 平滑性 38
3.3.5 有效封装密文与无效封装密文的不可区分性 38
3.4 匿名的IBHPS实例 43
3.4.1 具体构造 44
3.4.2 正确性 44
3.4.3 匿名性 45
3.5 IBHPS在抗泄露密码机制中的应用 45
3.5.1 抗泄露CPA安全的IBE机制 45
3.5.2 抗泄露的可撤销IBE机制 47
3.6 参考文献 58
第4章 可更新身份基哈希证明系统（UIBHPS） 59
4.1 算法定义及安全属性 59
4.1.1 UIBHPS的形式化定义 60
4.1.2 UIBHPS的安全属性 60
4.1.3 UIBHPS中通用性、平滑性及泄露平滑性之间的关系 62
4.2 选择身份安全的UIBHPS实例 63
4.2.1 具体构造 63
4.2.2 正确性 66
4.2.3 通用性 66
4.2.4 平滑性 67
4.2.5 有效封装密文与无效封装密文的不可区分性 68
4.2.6 重复随机性 70
4.2.7 更新不变性 70
4.3 适应性安全的UIBHPS实例 70
4.3.1 具体构造 71
4.3.2 正确性 72
4.3.3 通用性 72
4.3.4 平滑性 73
4.3.5 有效封装密文与无效封装密文的不可区分性 73
4.3.6 重复随机性 73
4.3.7 更新不变性 73
4.4 匿名的UIBHPS实例 74
4.4.1 具体构造 74
4.4.2 正确性 75
4.4.3 匿名性 76
4.5 UIBHPS在抗泄露密码机制中的应用 76
4.5.1 抗连续泄露的IBHE机制 76
4.5.2 抗连续泄露的IBAKE协议 81
4.5.3 抗连续泄露的可撤销IBE机制 82
4.5.4 具有放大连续泄露容忍性的PKE机制和IBE机制 84
4.6 参考文献 86
第5章 双封装密钥身份基哈希证明系统（TIBHPS） 87
5.1 算法定义及安全属性 87
5.1.1 TIBHPS的形式化定义 87
5.1.2 TIBHPS的安全属性 88
5.1.3 TIBHPS中通用性、平滑性及泄露平滑性之间的关系 89
5.2 选择身份安全的TIBHPS实例 91
5.2.1 具体构造 91
5.2.2 正确性 92
5.2.3 通用性 92
5.2.4 平滑性 92
5.2.5 有效封装密文与无效封装密文的不可区分性 93
5.3 适应性安全的TIBHPS实例 94
5.3.1 具体构造 94
5.3.2 正确性 95
5.3.3 通用性 96
5.3.4 平滑性 96
5.3.5 有效封装密文与无效封装密文的不可区分性 96
5.4 匿名的TIBHPS实例 98
5.4.1 具体构造 98
5.4.2 正确性 99
5.4.3 匿名性 99
5.5 TIBHPS在抗泄露密码机制中的应用 99
5.5.1 CCA安全的抗泄露IBE机制的新型构造 100
5.5.2 CCA安全的抗泄露PKE机制的新型构造 104
5.6 参考文献 104
第6章 基于最小假设的抗泄露身份基密码机制 106
6.1 基于任意IBE机制构造适应性安全的IBHPS 106
6.1.1 具体构造 106
6.1.2 安全性分析 107
6.1.3 性能更优的IPHPS 108
6.2 基于任意可更新的IBE机制构造适应性安全的UIBHPS 109
6.2.1 可更新的IBE机制 110
6.2.2 具体构造 110
6.2.3 安全性分析 111
6.3 基于任意IBE机制构造适应性安全的TIBHPS 113
6.3.1 具体构造 113
6.3.2 安全性分析 113
6.4 身份基类哈希证明系统的其他应用 115
6.5 基于最小假设的抗泄露IBE机制 117
6.5.1 基于任意IBE机制构造CPA安全的抗泄露IBE机制 117
6.5.2 基于任意IBE机制构造CCA安全的抗泄露IBE机制 118
6.5.3 基于任意可更新IBE机制构造抗连续泄露IBE机制 119
6.6 基于任意IBE机制构造封装密文较短的IBHPS 119
6.6.1 具体构造 120
6.6.2 安全性分析 120
6.6.3 底层IBE机制的性能提升 121
6.7 参考文献 122
第7章 身份基加密机制的挑战后泄露容忍性 123
7.1 挑战后泄露 123
7.2 抗挑战后泄露的熵安全性 126
7.2.1 IBE机制的熵泄露容忍性 127
7.2.2 熵泄露容忍的IBE机制 129
7.3 状态分离模型下CCA安全的IBE机制 131
7.3.1 挑战后泄露容忍的CPA安全性 131
7.3.2 状态分离模型下CPA安全的IBE机制 133
7.3.3 状态分离模型下CCA安全的IBE机制 139
7.3.4 性能分析 140
7.4 参考文献 141
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