密码学pycharm代码实现

Question

基于配对的BLS短签名系统实现，对任意长度的消息进行Boneh-Lynn-Shacham（BLS）签名算法和验证算法的实现；对BLS系统中的密钥生成、签名和验证算法的运行时间开销进行分析；对BLS系统中的相关公钥、私钥和签名长度的存储开销进行分析；界面简洁、交互操作性强，有偿完成

Answer 1

问题的答案是由GPT-4Plus模型生成，并经过@晓码自在博主的编辑修改：

用Python的tkinter模块和matplotlib模块来实现一个基于配对的BLS短签名系统的图形用户界面：

# 导入模块
import tkinter as tk
import matplotlib.pyplot as plt
import nacl
import nacl.signing
import nacl.encoding
import nacl.hash
import time
import sys

# 定义一个素数p
p = 52435875175126190479447740508185965837690552500527637822603658699938581184513

# 定义一个双线性映射e:G1xG1->G2，这里使用PyNaCl提供的curve25519算法
def e(P, Q):
    return nacl.bindings.crypto_scalarmult_curve25519(P, Q)

# 定义一个生成元g∈G1，这里使用PyNaCl提供的basepoint
g = nacl.bindings.crypto_scalarmult_curve25519_base()

# 定义一个哈希函数H:{0,1}*->G1，这里使用PyNaCl提供的sha512算法，并将结果转换为G1中的点
def H(m):
    h = nacl.hash.sha512(m, encoder=nacl.encoding.RawEncoder)
    return nacl.bindings.crypto_scalarmult_curve25519_base(h)

# 定义一个密钥生成函数，返回一个私钥x和一个公钥y
def keygen():
    # 随机选择一个私钥x∈Zp
    x = nacl.utils.random(nacl.bindings.crypto_core_ed25519_SCALARBYTES)
    # 计算公钥y=g^x∈G1
    y = e(g, x)
    return x, y

# 定义一个签名生成函数，输入一个消息m和一个私钥x，返回一个签名s
def sign(m, x):
    # 计算h=H(m)∈G1
    h = H(m)
    # 计算签名s=h^x∈G1
    s = e(h, x)
    return s

# 定义一个签名验证函数，输入一个消息m，一个公钥y，和一个签名s，返回一个布尔值
def verify(m, y, s):
    # 计算h=H(m)∈G1
    h = H(m)
    # 验证e(s,g)=e(h,y)是否成立
    return e(s, g) == e(h, y)

# 定义一个绘制图表的函数，输入一个素数p，一个消息m，一个私钥x，一个公钥y，和一个签名s，绘制密钥生成，签名，验证的时间和空间开销的柱状图
def plot(p, m, x, y, s):
    # 计算密钥生成的时间和空间开销
    start = time.time()
    x, y = keygen()
    end = time.time()
    keygen_time = end - start
    keygen_space = sys.getsizeof(x) + sys.getsizeof(y)
    # 计算签名的时间和空间开销
    start = time.time()
    s = sign(m, x)
    end = time.time()
    sign_time = end - start
    sign_space = sys.getsizeof(s)
    # 计算验证的时间和空间开销
    start = time.time()
    result = verify(m, y, s)
    end = time.time()
    verify_time = end - start
    verify_space = sys.getsizeof(result)
    # 创建一个新的窗口
    window = tk.Toplevel()
    window.title("图表")
    # 创建一个画布
    canvas = tk.Canvas(window, width=800, height=600)
    canvas.pack()
    # 创建一个图形对象
    fig = plt.figure(figsize=(8, 6))
    # 创建一个子图，绘制时间开销的柱状图
    ax1 = fig.add_subplot(121)
    ax1.bar(["keygen", "sign", "verify"], [keygen_time, sign_time, verify_time], color="blue")
    ax1.set_xlabel("Operation")
    ax1.set_ylabel("Time (s)")
    ax1.set_title("Time Cost")
    # 创建一个子图，绘制空间开销的柱状图
    ax2 = fig.add_subplot(122)
    ax2.bar(["keygen", "sign", "verify"], [keygen_space, sign_space, verify_space], color="green")
    ax2.set_xlabel("Operation")
    ax2.set_ylabel("Space (bytes)")
    ax2.set_title("Space Cost")
    # 将图形对象转换为画布对象
    canvas = plt.FigureCanvasTkAgg(fig, master=window)
    canvas.draw()
    canvas.get_tk_widget().pack()
    # 显示图表
    plt.show()

# 创建一个主窗口对象
root = tk.Tk()
# 设置主窗口的标题
root.title("基于配对的BLS短签名系统")
# 设置主窗口的大小和位置
root.geometry("800x600+100+100")
# 创建一个输入框，用于输入消息
message_entry = tk.Entry(root, font=("Arial", 16))
message_entry.place(x=100, y=100, width=600, height=50)
# 创建一个标签，用于显示消息
message_label = tk.Label(root, text="消息", font=("Arial", 16))
message_label.place(x=10, y=100, width=80, height=50)
# 创建一个输出框，用于显示结果
result_text = tk.Text(root, font=("Arial", 16))
result_text.place(x=100, y=200, width=600, height=300)
# 创建一个标签，用于显示结果
result_label = tk.Label(root, text="结果", font=("Arial", 16))
result_label.place(x=10, y=200, width=80, height=50)
# 创建一个按钮，用于生成密钥
keygen_button = tk.Button(root, text="生成密钥", font=("Arial", 16), command=lambda: keygen_button_click())
keygen_button.place(x=100, y=500, width=100, height=50)
# 创建一个按钮，用于签名消息
sign_button = tk.Button(root, text="签名消息", font=("Arial", 16), command=lambda: sign_button_click())
sign_button.place(x=300, y=500, width=100, height=50)
# 创建一个按钮，用于验证签名
verify_button = tk.Button(root, text="验证签名", font=("Arial", 16), command=lambda: verify_button_click())
verify_button.place(x=500, y=500, width=100, height=50)
# 创建一个按钮，用于绘制图表
plot_button = tk.Button(root, text="绘制图表", font=("Arial", 16), command=lambda: plot_button_click())
plot_button.place(x=700, y=500, width=100, height=50)

以上方法希望对你有所帮助。如果还有疑问，欢迎随时提出。