密码是保证网络空间安全的重要技术,RSA、ECDSA等经典密码算法的安全性基于分解大整数、求解离散对数等传统困难问题。随着量子计算理论和实践的快速发展,基于传统困难问题的密码算法安全性存在不确定性,研究抗量子密码算法成为学术界和工业界的共识。校验子译码、一般译码等编码困难问题是公认抗量子计算的NP完全问题。因此,基于编码困难问题,设计安全高效密码算法是抗量子密码的重要组成部分。经过长期的研究,基于编码的加密算法和密钥交换协议已取得积极进展,但基于编码的数字签名算法（Code-Based Digital Signatures,简称CBDS）存在签名和公钥长、效率低、安全性弱等不足。本文采用“身份认证协议→Fiat-Shamir变换→数字签名算法”的研究思路,通过设计基于编码的新型身份认证协议（Code-Based Identification,简称CBID）,改进CBDS算法的不足,取得如下研究成果:1.设计两个新型CBID协议（分别简称HGDMR和RGDMR）,使用Fiat-Shamir变换,提出两个安全性基于一般译码问题的CBDS算法。在128比特安全级别下,两个算法的签名长度都明显减少。本文提出的基于RGDMR的CBDS签名长度约46 KB,与基于秩距离Stern协议（PQCRYPTO 2011）的CBDS相比,签名长度降低了约25%,计算开销相当。2.为进一步减小签名长度,设计CBID协议AGS的秩距离变体RAGS,使用FiatShamir变换,提出安全性基于一般译码问题的CBDS算法。在128比特安全级别下,新算法签名长度约为34 KB,与基于秩距离Stern协议（PQCRYPTO2011）的CBDS相比,签名长度降低了约44%,计算开销相当。3.通过改进Durandal算法（EUROCRYPT 2019）,提出签名和公钥更小,安全性和效率更高的CBDS算法Durandal（?）。新算法安全性依赖更可靠的秩距离校验子译码等困难问题,不再依赖秩支集学习问题（复杂度增长慢）。在128比特安全级别下,密钥生成、签名生成、签名验证时间分别降低了约92%、33%、30%;公钥和签名长度分别约为5 KB和3 KB,分别降低了约69%和21%。本文的研究成果优化了CBDS算法的性能和安全性,丰富了基于编码的密码算法的设计,为保护量子时代网络空间安全提供了理论与技术支撑。