2026-11-02 14:42:05 网络安全文章来源：ZONE.CI 全球网 0 阅读模式

中央财经大学隋智源副教授团队成果：破除无对聚合签名的“增量”魔咒，重塑边缘安全验证范式

原创

王卯宁
王卯宁

信息网络安全杂志

2026年11月2日 12:00
上海

去阅读

一、引子

聚合签名能够将来自n个签名者对n个不同消息的n个独立签名压缩为一个短签名，极大提升了验证与传输效率。随着物联网、智能电网和车联网的发展，产业界对高效电子签名的需求日益迫切。自Dan Boneh于2003年提出聚合签名以来，如何降低验证成本一直是研究热点。由于传统方案中双线性对运算的次数与消息数量成正比，而双线性对又是椭圆曲线密码中计算成本最高的操作，因此，“无对（Pairing-free）密码运算”因移除了双线性对，天然契合高效验证的需求，近十年来相关方案层出不穷。然而，无对密码运算在构造“增量聚合签名”时却面临着难以逾越的代数与安全鸿沟。

二、论文速览

文章“FB-ASC+: Improved Fog-Blockchain Assisted Certificateless Aggregate Signcryption Scheme”发表于2026年4月份的IEEE Transactions on Industrial Informatics，由中央财经大学隋智源副教授团队领衔完成。

研究背景：在无证书密码学（Certificateless Cryptography, CLC）与无对密码学的交叉领域，现有的无对无证书聚合签名方案在理论安全性上尚不完善，且难以满足“增量聚合”的性能需求。核心思路：本文首先“破”而后“立”。在“破”的方面，作者提出了两种针对现有无对无证书聚合签名的有效攻击方法，证明在常数时间内，攻击者仅需获取一个合法用户的私钥，即可伪造任意多个其他合法用户参与的聚合签名。在“立”的方面，本文结合雾计算的边缘处理优势与区块链的去中心化存证特性，构造了一个全新的无证书聚合签密方案（FB-ASC+），并在选择消息攻击模型下形式化证明了其抗存在性伪造的安全性。

关键结果：该方案不仅封堵了已知的伪造攻击漏洞，还通过雾-链协同架构，在无对密码体制下实现了安全与效率的全新平衡。

三、深度剖析

这篇论文的核心价值在于揭示了无对聚合签名在代数结构上的安全盲区，并给出了系统级的破局思路。

首先，它戳破了现有无对“增量聚合签名”的安全幻象。原始聚合签名的最大魅力在于“增量聚合”，即两个聚合签名可再次聚合，性质不变。通常，单个无对签名的计算效率显著优于基于双线性对的签名，但目前已知的无对增量聚合签名均被验证存在不安全之处。从无对密码的代数结构来看，聚合操作往往面临“多解”与“单解”的等价性难题，现有方案强行构造的增量聚合存在固有的代数缺陷。本文给出的新方案，本质上是通过巧妙的密码学设计，将一个不安全的“多解问题”转化为了安全的“单解问题”，从而在无对体制下确立了新的安全基线。

其次，它展示了“密码算法与系统架构协同设计”的新范式。面对无对密码学在增量聚合上的先天不足，本文没有死磕纯数学结构的改造，而是引入了雾计算与区块链。利用区块链保障密钥与签名的不可篡改，利用雾节点在边缘侧进行分布式处理。这种“算法做减法（无对），系统做加法（雾+链）”的思路，为无证书密码学在复杂物联网环境中的落地提供了极具价值的启示。

四、局限与展望

本文坦诚地探讨了无对聚合签名的局限性：为了换取绝对的安全性，新方案牺牲了“增量聚合”性质。增量聚合在实际应用中更为灵活，例如在智能电网中，两个雾节点各自收集到一份聚合签名并转发给云端，若支持增量聚合，云端只需一次验证即可；而本文方案则需分别验证。未来研究可进一步探索如何在保证无对密码学安全性的前提下，通过引入分布式代数结构或零知识证明技术，重新实现安全的无对增量聚合；或者进一步挖掘雾-链协同架构的潜力，用系统层面的并行计算来弥补算法层面丧失的增量聚合效率。

五、写在最后

这篇论文不仅是对无证书聚合签名安全性的一次“排雷”，更是对边缘计算安全架构的一次“重构”。它提醒密码学研究者：在追求算法极致轻量化的同时，必须时刻警惕代数结构带来的隐蔽安全陷阱；同时，优秀的密码工程不应仅局限于数学证明，更应善于利用分布式系统（如雾计算、区块链）的优势来弥补单一密码原语的局限。期待未来能看到更多这样兼具理论深度与系统视野的优秀成果。

点评专家：王卯宁（中央财经大学信息学院副教授）

原文标题：FB-ASC+: Improved Fog-Blockchain Assisted Certificateless Aggregate Signcryption Scheme

原文作者：Zhiyuan Sui（隋智源）, Yaxing Zha（查雅行）, Yujiao Sun（孙玉姣）, and Meijiao Duan（段美姣）

期刊/会议：IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL INFORMATICS, VOL. 22, NO. 4, APRIL 2026

DOI：10.1109/TII.2025.3642781

版权与来源声明：本文依据《中华人民共和国著作权法》第二十四条之规定，为介绍、评选之目的，在此适当引用。原文版权归原作者所有。