论文摘要：基于标准模型的电子现金协议研究

随着网络的快速发展，电子商务越来越流行，为了更好地实现电子商务的金融电子化，电子现金得到了广泛的应用。自从1983年Chaum提出第一个电子现金协议后，出现了大量的电子现金协议。针对电子现金的不同特性，常见的电子现金协议有：条件电子现金协议、可分电子现金协议、多银行电子现金协议和可传递电子现金协议等。为了证明所构造电子现金协议的安全性，大部分研究者都在随机预言机模型下给出电子现金协议的安全性证明，只有很少的研究者在标准模型下给出安全性证明，而且标准模型下的安全性证明仅仅是针对可分电子现金协议和可传递电子现金协议。但仅仅在随机预言机模型下给出电子现金协议的安全性证明，这是非常不安全的。因此，构建标准模型下的安全电子现金协议是该领域的一个重点和热点课题。

本文对如何在标准模型下构建具有不同特性的安全电子现金协议进行了系统而深入的研究。本文的主要研究工作和创新点如下：

（1）利用Groth-Sahai证明技术，首次在标准模型下构建了一个最优匿名的可传递条件电子现金协议，解决了Carbunar提出的公开问题。

本文首先分析可传递电子现金协议的最优匿名性。然后引入一个新的电子现金结构模型，即在可传递电子现金协议中加入条件属性。再借助Groth-Sahai证明技术，在标准模型下构建一个最优匿名的可传递条件电子现金协议。本文也解决了Carbunar构建的具有可传递性的条件电子现金协议的一个公开问题，使得花费协议中最后一个用户是匿名的，同时新协议达到了最优匿名性。最后在标准模型下证明了新的可传递条件电子现金协议具有最优匿名性、不可伪造性、不可重复花费性和不可诬陷性。

（2）针对Izabachene等人的可分电子现金协议花费协议和存款协议效率低的问题，首次提出逆序二叉树构建法，并在标准模型下构建一个高效的可分电子现金协议。

本文首次提出逆序二叉树构建法，进而在标准模型下构建了一个高效的可分电子现金协议。新协议在花费协议中用户的计算量是常量，同时在存款协议中，用户只需从银行的数据库中查询是否有相同或者相关的序列号，就可以判断用户是否发生重复花费，从而提高了可分电子现金协议的花费和存款效率。最后在标准模型下证明了新的可分电子现金协议具有匿名性、不可伪造性、不可重复花费性和不可诬陷性。

（3）首次在标准模型下，构建了一个具有公平性的多银行电子现金协议。

本文首先分析多银行电子现金协议的公平性，它包括拥有者追踪、电子现金追踪、重复花费者追踪和签名者追踪。然后在标准模型下，首次构建了一个多银行电子现金协议。新协议不仅保证了用户和银行的匿名性，而且也允许在特定情况下，利用中心银行来恢复用户的身份，从而达到了多银行电子现金协议的公平性。最后在标准模型下证明了新的多银行电子现金协议具有用户匿名性、银行匿名性、不可伪造性、不可重复花费性和不可诬陷性。

（4）针对可传递电子现金协议中电子现金长度和传递次数成正比的问题，基于花费链构建法，在标准模型下构建一个最优匿名性的等长可传递电子现金协议。

本文首先提出花费链构建法，进而在标准模型下构建了一个可传递电子现金协议。

新协议不仅具有最优匿名性，而且传递协议中电子现金长度和传递次数无关，电子现金的长度是等长的。最后在标准模型下证明了新的可传递电子现金协议具有最优匿名性、不可伪造性、不可重复花费性和不可诬陷性。

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