Deterministic Identity Based Signature Scheme and its Application for Aggregate Signatures

The revolutionary impact offered by identity based cryptography is phenomenal. This novel mechanism was first coined by Adi Shamir in 1984. Since then, several identity based signature schemes were reported. But surprisingly, none of the identity based signature scheme is having the property of determinism and does rely on bilinear pairing. We think positively in answering this long standing question of realizing deterministic identity based signature in composite order groups and we succeed in developing a signature scheme based on RSA assumption and is deterministic. It is indeed helpful in devising variants of signature primitive. Fully aggregateable identity based signature schemes without prior communication between the signing parties is an interesting issue in identity based cryptography. It is easy to see that deterministic identity based signature schemes lead to full aggregation of signatures without the aforementioned overhead. The major contribution of this paper is a novel deterministic identity based signature scheme whose security relies on the strong RSA assumption and random oracles. Based on this newly proposed deterministic identity based signature scheme, we design an identity based aggregate signature scheme which achieves full aggregation in one round. We formally prove the schemes to be existentially unforgeable under adaptive chosen message and identity attack

A Genuine Random Sequential Multi-signature Scheme

The usual sequential multi-signature scheme allows the multi-signers to sign the document with their own information and sequence, and the signature is not real random and secure. The paper analyzes the reasons for the insecurity of the previous multi-signature scheme, and puts forward a Genuine Random Sequential Multi-signature Scheme based on The Waters signature scheme, and the experiment proves that this scheme is a good scheme suitable for the practical application with high computing efficiency

A Survey on Wireless Sensor Network Security

Wireless sensor networks (WSNs) have recently attracted a lot of interest in the research community due their wide range of applications. Due to distributed nature of these networks and their deployment in remote areas, these networks are vulnerable to numerous security threats that can adversely affect their proper functioning. This problem is more critical if the network is deployed for some mission-critical applications such as in a tactical battlefield. Random failure of nodes is also very likely in real-life deployment scenarios. Due to resource constraints in the sensor nodes, traditional security mechanisms with large overhead of computation and communication are infeasible in WSNs. Security in sensor networks is, therefore, a particularly challenging task. This paper discusses the current state of the art in security mechanisms for WSNs. Various types of attacks are discussed and their countermeasures presented. A brief discussion on the future direction of research in WSN security is also included.Comment: 24 pages, 4 figures, 2 table

A Genuine Random Sequential Multi-signature Scheme

The usual sequential multi-signature scheme allows the multi-signers to sign the document with their own information and sequence, and the signature is not real random and secure. The paper analyzes the reasons for the insecurity of the previous multi-signature scheme, and puts forward a Genuine Random Sequential Multi-signature Scheme based on The Waters signature scheme, and the experiment proves that this scheme is a good scheme suitable for the practical application with high computing efficiency

Fault-Tolerance and Deaggregation Security of Aggregate Signatures

Ein zentrales Problem der digitalen Kommunikation ist die Absicherung der Authentizität und Integrität digitaler Dokumente, wie etwa Webseiten, E-Mails oder Programmen. So soll beispielsweise für den Empfänger einer E-Mail nachvollziehbar sein, dass die empfangene E-Mail tatsächlich vom angegebenen Absender stammt (Authentizität) und nicht durch Dritte verändert wurde (Integrität). Digitale Signaturen sind ein Hauptwerkzeug der Kryptographie und IT-Sicherheit, um diese Eigenschaften zu gewährleisten. Hierzu wird vom Absender ein geheimer Schlüssel verwendet, um für das zu sichernde Dokument eine Signatur zu erstellen, die mithilfe eines öffentlich bekannten Verifikationsschlüssels jederzeit überprüft werden kann. Die Sicherheitseigenschaften solcher digitaler Signaturverfahren garantieren sowohl, dass jede Änderung am Dokument dazu führt, dass diese Überprüfung fehlschlägt, als auch dass eine Fälschung einer Signatur praktisch unmöglich ist, d.h. ohne den geheimen Schlüssel kann keine gültige Signatur berechnet werden. Somit kann bei einer erfolgreichen Verifikation davon ausgegangen werden, dass das Dokument tatsächlich vom angegebenen Absender erstellt und seit der Berechnung der Signatur nicht verändert wurde, da nur der Absender über den geheimen Schlüssel verfügt. Aggregierbare Signaturen bieten zusätzlich die Möglichkeit Signaturen mehrerer Dokumente zu einer einzigen Signatur zusammenzuführen bzw. zu aggregieren. Diese Aggregation ist dabei jederzeit möglich. Eine aggregierte Signatur bezeugt weiterhin sicher die Integrität und Authentizität aller ursprünglichen Dokumente, benötigt dabei aber nur so viel Speicherplatz wie eine einzelne Signatur. Außerdem ist die Verifikation einer solchen aggregierten Signatur üblichrweise schneller möglich als die sukzessive Überprüfung aller Einzelsignaturen. Somit kann die Verwendung eines aggregierbaren Signaturverfahrens anstelle eines gewöhnlichen Verfahrens zu erheblichen Verbesserungen der Performanz und des Speicherverbrauchs bei Anwendungen von Signaturen führen. In dieser Dissertation werden zwei zusätzliche Eigenschaften von aggregierbaren Signaturverfahren namens Fehlertoleranz und Deaggregationssicherheit untersucht. Fehlertoleranz bietet eine Absicherung des Verfahrens gegen fehlerhafte Signier- und Aggregationsvorgänge und Deaggregationssicherheit schützt vor ungewollten Löschungen. Beide Eigenschaften werden im Folgenden erläutert. Fehlertoleranz: Durch System- und Programmfehler, sowie inkorrektes oder auch bösartiges Nutzerverhalten ist es möglich, dass fehlerhafte Einzelsignaturen zu einer bestehenden aggregierten Signatur hinzugefügt werden. Alle bisherige aggregierbaren Signaturverfahren haben jedoch den Nachteil, dass bereits das Aggregieren einer einzigen fehlerhaften Einzelsignatur dazu führt, dass auch die aggregierte Signatur fehlerhaft und somit unbrauchbar wird. Die aggregierte Signatur kann danach nicht mehr korrekt verifiziert werden. Insbesondere kann aus ihr nun keinerlei Aussage mehr über die Integrität und Authentizität der Dokumente abgeleitet werden, die vor dem Hinzufügen der fehlerhaften Einzelsignatur korrekt signiert wurden. Dies hat zur Folge, dass alle gegebenen Sicherheitsgarantien verloren gehen und es wird ein aufwändiges Neusignieren aller Dokumente notwendig, welches unter Umständen und je nach Anwendung nur schwer bis überhaupt nicht möglich ist. In dieser Dissertation wird das erste fehlertolerante aggregierbare Signaturverfahren vorgestellt, bei dem das Hinzufügen einzelner falscher Signaturen bis zu einer gewissen Grenze keine schädlichen Auswirkungen hat. Eine aggregierte Signatur wird erst dann ungültig und unbrauchbar, sobald die Anzahl hinzugefügter fehlerhafter Signaturen diese Grenze überschreitet und behält davor weiterhin seine Gültigkeit für die korrekt signierten Dokumente. Dazu wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem jedes beliebige aggregierbare Signaturverfahren in ein fehlertolerantes Verfahren transformiert werden kann. Das zugrundeliegende Verfahren wird dabei nur als Black-Box verwendet und der Schutz gegen Fälschungsangriffe übertragt sich beweisbar und ohne Einschränkung auf das neue fehlertolerante Verfahren. Des Weiteren wird als Anwendung von fehlertoleranten Verfahren gezeigt, wie aus ihnen ein sicheres Log-Verfahren konstruiert werden kann. Deaggregationssicherheit: Erlangt ein Angreifer Zugriff auf eine aggregierte Signatur für einen bestimmten Datensatz, so sollte es ihm nicht möglich sein aus diesem Aggregat eine gültige Signatur für einen Teil der geschützten Dokumente abzuleiten, indem er einzelne Signaturen entfernt oder deaggregiert. Solche Angriffe können für viele Anwendungsfälle problematisch sein, da so Signaturen für Mengen von Dokumenten berechnet werden könnten, die nicht von den eigentlichen Erstellern beabsichtigt waren und nie von ihnen selbst signiert wurden. Wird ein aggregierbares Signaturverfahren etwa verwendet um eine Datenbank abzusichern, so sollte es Angreifern nicht möglich sein einzelne Einträge daraus zu entfernen. In dieser Dissertation werden mehrere Deaggregationssicherheitsbegriffe entwickelt, vorgestellt und untersucht. Dazu wird eine Hierarchie von verschieden starken Sicherheitsbegriffen entwickelt und die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Begriffen werden formal untersucht. Dabei wird auch gezeigt, dass der von aggregierbaren Signaturverfahren garantierte Schutz gegen Fälschungen keinerlei Sicherheit gegen Deaggregationsangriffe gewährleistet. Des Weiteren wird die Deaggregationssicherheit einer Reihe von bekannten und wichtigen aggregierbaren Signaturverfahren näher betrachtet. Die von diesen Verfahren gebotene Sicherheit wird exakt klassifiziert, indem entweder Angriffsmöglichkeiten demonstriert werden oder formal bewiesen wird, welcher Sicherheitsbegriff der Hierarchie vom Verfahren erfüllt wird. Außerdem wird die Verbindung von Fehlertoleranz und Deaggregationssicherheit untersucht. Dabei stellt sich heraus, dass beide Begriffe nicht zueinander kompatibel sind, indem bewiesen wird, dass fehlertolerante aggregierbare Signaturverfahren keinerlei Sicherheit gegen Deaggregationsangriffe bieten können. Somit muss bei Anwendungen von aggregierbaren Verfahren genau abgewogen werden, welche der beiden Eigenschaften notwendig ist und ob zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen angewendet werden müssen, um dieses Problem für die konkrete Anwendung zu beheben

Secure Data Aggregation in Vehicular-Adhoc Networks: A Survey

AbstractVehicular ad hoc networks (VANETs) are an upcoming technology that is gaining momentum in recent years. That may be the reason that the network attracts more and more attention from both industry and academia. Due to the limited bandwidth of wireless communication medium, scalability is a major problem. Data aggregation is a solution to this. The goal of data aggregation is to combine the messages and disseminate this in larger region. While doing aggregation integrity of the information can not be easily verified and attacks may be possible. Hence aggregation must be secure. Although there are several surveys covering VANETs, they do not concentrate on security issues specifically on data aggregation. In this paper, we discuss and analyse various data aggregation techniques and their solutions

A Practical Set-Membership Proof for Privacy-Preserving NFC Mobile Ticketing

To ensure the privacy of users in transport systems, researchers are working on new protocols providing the best security guarantees while respecting functional requirements of transport operators. In this paper, we design a secure NFC m-ticketing protocol for public transport that preserves users' anonymity and prevents transport operators from tracing their customers' trips. To this end, we introduce a new practical set-membership proof that does not require provers nor verifiers (but in a specific scenario for verifiers) to perform pairing computations. It is therefore particularly suitable for our (ticketing) setting where provers hold SIM/UICC cards that do not support such costly computations. We also propose several optimizations of Boneh-Boyen type signature schemes, which are of independent interest, increasing their performance and efficiency during NFC transactions. Our m-ticketing protocol offers greater flexibility compared to previous solutions as it enables the post-payment and the off-line validation of m-tickets. By implementing a prototype using a standard NFC SIM card, we show that it fulfils the stringent functional requirement imposed by transport operators whilst using strong security parameters. In particular, a validation can be completed in 184.25 ms when the mobile is switched on, and in 266.52 ms when the mobile is switched off or its battery is flat