密码协议是以现代密码学理论和技术为基础的消息交换协议,其目的是在计算机通信网络和分布式系统的的网络环境中提供各种安全服务。秘密共享是构建各种密码方案的基础密码协议,是信息安全和数据保密中的重要手段;而已有的门限秘密共享方案因增加成员完全平等的地位、权利等假设,严重制约秘密共享的实际应用场景。因此,对更具有普遍性的通用秘密共享方案的研究显得尤为重要。其次,随着互联网技术的发展以及数据的剧增,无论是在理论研究还是实际应用中,传统的单服务器外包计算模式都需要朝着面向多服务器外包计算模式扩展。因此,研究多服务器的外包计算具有重要的理论意义及实际价值。本篇论文以密码学技术为工具,对多服务器的密码协议设计与安全性进行研究,研究内容涉及基于随机向量表示技术的可验证秘密共享、模幂运算的阈值外包算法。具体工作如下:(1)基于Micali-Rabin随机向量表示技术的可验证秘密共享。首先,利用基于双线性对的计算性Diffie-Hellman问题,构造一般访问结构的秘密共享方案;接着引入Micali-Rabin随机向量表示技术以及双线性对的知识承诺方案,构造高效的验证过程,且整个过程不会泄露任何有关于公开信息的具体信息;最后从安全性和效率两方面分析协议,做仿真实验验证方案在实际场景中的性能。(2)模幂运算的阈值外包算法。首先,基于可公开验证秘密共享方案的思想,构建多服务器的阈值外包计算系统模型及其安全模型;其次,利用加密算法以及盲化等密码学手段,保证了敏感信息的隐私性;接着,利用零知识证明技术即Micali-Rabin随机向量表示法构造了一个高效且安全的交互式验证过程,保证计算结果的可验证性;最后安全分析和性能分析表明了协议的有效性。(3)基于随机向量表示的多方密码协议应用研究。首先,根据研究内容一,基于可验证的秘密共享设计一个公平可验证的电子投票方案,利用随机向量表示技术以及知识承诺方案,保证了投票信息的隐私性和可验证性。其次,根据研究内容二,基于模幂运算的阈值外包算法,构建RSA加密的安全外包算法和安全外包El Gamal签名算法,根据实验结果分析表明,客户端只需要承担很少的计算工作量,就可以有效地验证返回的结果。