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数字签名是现代计算机系统中实现身份验证、完整性和信任的基石。密码学研究表明,可以证明用户拥有某个公钥对应的有效消息和签名,而无需泄露消息或签名本身。这种“持有证明”(Proofs of Possession)目前仅适用于专门设计的签名方案,对于广泛部署的遗留签名方案(如RSA、ECDSA和Ed25519)尚不可行,主要障碍在于巨大的效率差距。本文提出了一套方法,将遗留签名方案的验证算法编码为秩一约束系统(R1CS),然后利用zkSNARK证明知道一个解。为实现高效性,作者做出了四项贡献:(1)设计并分析了一种名为Dorian的新型zkSNARK,支持随机化计算;(2)引入了几种用于编码哈希、椭圆曲线操作和模运算的新技术;(3)提出了一种新方法,将ECDSA和Ed25519验证中最昂贵的部分移至R1CS之外;(4)生成了一条新型椭圆曲线,可非常高效地表达Ed25519曲线操作。这些技术将R1CS大小最多减少200倍,证明者时间缩短20倍以上。实验表明,对一条典型TLS证书大小(2千字节)的消息,生成一个RSA签名的持有证明(240字节)仅需3秒。该工作使得遗留签名方案的持有证明非常接近实用化,对提升安全性、隐私性和匿名性具有重要价值。适合密码学研究人员、协议设计者和安全工程师阅读。
💡 推荐理由: 首次将遗留签名(RSA、ECDSA、Ed25519)的持有证明效率提升至接近实用水平,为匿名凭证、隐私保护审计等场景提供了可行方案,对密码学工程实践有重要推动作用。
🎯 建议动作: 研究跟进
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