基于DNA技术的对称加密方法

DNA密码是伴随着DNA计算的研究而出现的密码学前沿领域．文中结合现代基因工程技术和密码学技术设计了一个对称加密系统——DNASC．在DNASC中，加密钥和解密钥是DNA探针，密文是特殊设计的DNA芯片．系统的安全性主要基于生物学困难问题而不是传统的计算问题，因而对未来的量子计算机的攻击免疫．加密过程是制作特殊设计的DNA芯片（微阵列），解密过程是进行芯片杂交．在DNASC中，数以万亿计的DNA探针被方便地同时进行杂交并识别出来，从一定程度上体现了DNA在超大规模并行计算和超高容量数据存储方面的巨大潜力．     

密码学的新领域——DNA密码

DNA密码是近年来伴随着DNA计算的研究而出现的密码学新领域, 其特点是以DNA为信息载体, 以现代生物技术为实现工具, 挖掘DNA固有的高存储密度和高并行性等优点, 实现加密、认证及签名等密码学功能. 本文简要介绍了DNA计算原理, 总结了当前DNA密码的研究现状以及存在的若干问题, 对DNA密码、传统密码和量子密码的发展状况、安全性以及适用领域进行了分析对比, 探讨了DNA密码未来发展的趋势. DNA密码与传统的密码以及研制中的量子密码相比各有优势, 在未来的应用中可以互相补充. 实现DNA密码面临的主要困难是缺乏有效的安全理论依据和简便的实现方法, 当前研究的主要目的是充分发掘DNA可用于信息领域的优良特性, 建立起相关的理论依据, 探寻DNA密码可能的发展方向, 寻找实现DNA密码的简便方法, 为DNA密码的未来发展奠定基础.     

基于DNA技术的非对称加密与签名方法

结合现代基因工程技术和密码学技术设计了一个非对称加密与签名系统DNA-PKC,这是在生物密码研究领域的初步探索.类似于传统的公钥密码,DNA-PKC的密钥由加密钥和解密钥组成,加密者之间互相不能解密,只有解密钥的拥有者才能解密所有密文.不同于传统的公钥密码,DNA-PKC的密钥与密文均为生物分子实物,在应用协议等方面具有不同的要求.在安全性方面,DNA-PKC主要依赖于生物学问题而不是传统的计算困难问题,因而对未来的量子计算机的攻击免疫.     

无可信中心的秘密共享-多重签名方案

为满足多等级数字签名的需要,采用联合随机秘密共享技术和多重签名技术,设计了一种新的签名方案——无可信中心的秘密共享-多重签名方案.在该方案中,没有可信中心,每个参与者随机选取自己的私钥,并公布相应的公钥作为群体公钥的一部分.针对不同重要等级的消息,满足规定数量的参与者联合起来,就能生成有效的多重签名,而不需要更换成员的私钥和公钥.分析表明,和已有的方案相比,该方案降低了密钥分发的代价,提高了系统的性能.