云计算环境下基于属性的撤销方案

针对云环境下密文策略属性基加密共享数据的访问权限撤销问题,提出了基于属性的撤销方案。方案中可信第三方从带有全局标识的用户属性集中查找满足密文访问结构的属性集,为该交集中的每个属性生成带有相同全局标识的密钥组件,通过组合密钥组件生成用户私钥。当发生撤销时,更新撤销用户属性的密钥组件并分发给拥有该属性的其他用户,同时生成对应的重加密密钥来对密文重加密。安全性分析和实验表明,本方案是选择明文攻击安全的,能有效实现属性的即时撤销,解决多授权结构密钥分发的同步问题。采用hash函数可使密文长度达到常数级,进一步减少资源开销,满足实际云环境中属性安全撤销的应用需求。     

基于安全三方计算的密文策略加密方案

针对现有密文策略属性加密方案存在用户密钥易泄露的问题,提出一种基于安全三方计算协议的密文策略方案。通过属性授权中心、云数据存储中心及用户之间进行安全三方计算构建无代理密钥发布协议,使用户端拥有生成完整密钥所必需的子密钥。安全分析表明,该方案能够有效消除单密钥生成中心及用户密钥在传输给用户过程中易泄露所带来的威胁,增强用户密钥的安全性。     

多机构授权下可追踪可隐藏的属性基加密方案

在单机构授权的属性基加密方案中,授权中心存在风险过于集中、计算载荷过重的问题。但已经存在的加密方案几乎都是在单机构授权下进行密钥追踪、访问策略隐藏的。因此,文章提出了一种在多机构授权下可隐藏策略、可追踪密钥的属性基加密方案。该方案通过把访问结构完全隐式地嵌入到密文中,从而使攻击者无法通过访问结构来获得用户隐私;多机构授权下实现对密钥的追踪,防止用户与单授权机构合谋密钥滥发。该方案在实现多机构授权下参数长度、计算开销没有明显的增加。最后基于DBDH安全模型,证明该方案在标准模型下是可以抵抗选择明文攻击的。     

基于代理的即时属性撤销KP-ABE方案

属性撤销是属性基加密方案在实际应用中亟须解决的问题,已有支持间接撤销模式的可撤销属性基加密方案存在撤销延时或需要更新密钥及密文等问题。为此,提出一种间接模式下基于代理的支持属性即时撤销的密钥策略属性基加密方案,该方案不需要用户更新密钥及重加密密文,通过在解密过程中引入代理实现撤销管理,减轻了授权机构的工作量,其要求代理为半可信,不支持为撤销用户提供访问权限及解密密文。分析结果表明,该方案支持细粒度访问控制策略,并且可以实现系统属性的撤销、用户的撤销及用户的部分属性撤销。     

云存储环境下属性基加密综述*

属性基加密作为一种新型的密码方案,将用户私钥和密文与属性相关联,为解决云存储环境下数据安全共享、细粒度访问控制和安全存储等问题提供了一种解决思路。在对密钥策略属性基加密、密文策略属性基加密和混合策略属性基加密深入研究后,根据不同的功能扩展,针对隐藏访问结构、多授权机构、复杂计算安全外包、可搜索加密机制、属性撤销、叛徒追踪等重点难点问题进行了深入探讨研究。最后总结了现有研究工作的不足,并指出了未来的研究方向。     

多授权机构下可撤销叛徒的属性基加密方案

针对单授权机构下属性基加密方案中的密钥滥用问题,以及加密机制本身存在的效率和安全问题,研究一种在多授权机构下可对非法用户（或叛徒）进行撤销的属性基加密方案。在单授权机构下属性基加密方案的基础上,利用双线性映射和线性秘密共享方案等来实现多个授权机构相互协作而不需要中央机构控制,并结合完全子树架构将用户映射到二叉树上来提高撤销叛徒的效率,将单授权方案转化成多授权机构下的可撤销叛徒的属性基加密方案MA-TRABE,还分析了该方案的抗串谋攻击安全性和多授权机构下的安全性。根据电子商务安全支付的需要,设计了MA-TRABE的实际应用。     

面向外包数据的可追踪防泄漏访问控制方案

针对云存储环境下外包数据存在的信息泄漏及追踪难的问题,提出了一种改进的基于密文策略属性基加密（Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption,CP-ABE）的安全访问控制方案。方案基于双线性对理论和秘密共享机制,由第三方可信机构根据数据所有者指定的访问策略为其产生代理加密密钥,根据用户提交的个人属性信息提供用户注册以及密钥对分发,采用访问树构造访问策略来实现用户属性的匹配度计算。当发生用户密钥泄漏导致信息失密时,根据追踪列表可追踪到用户的身份。分析表明,方案在基于DBDH假设下证明是安全的,且实现了抵抗合谋攻击和中间人攻击。通过与其他方案比较,方案在加解密时间、私钥长度和密文长度方面有所优化,从而降低了存储开销和计算代价。     

基于格的多授权密文属性加密方案

在综合分析现有基于密文策略属性加密方案的基础上,针对现有密文策略属性加密方案中单授权中心负担过重,以及基于传统BDH(bilinear Diffie-Hellman)困难假设的属性加密方案不能抵抗量子攻击的问题,结合格理论构造一个新的多授权中心密文属性基加密方案。该方案可实现多授权中心对用户属性的分散管理,方案使用格上的抽样算法为用户生成密钥,采用线性秘密共享方案来实现属性访问控制策略,支持“与、或与门限”运算。矩阵形式可以支持格上的并行算法,算法的效率更高,安全性证明规约至判定性带误差学习问题的难解性,安全性更满足云环境的要求。     

支持细粒度属性直接撤销的CP-ABE方案

为了解决用户属性变化带来的权限访问控制问题,支持属性撤销的基于属性加密方案被提出.然而,现有的属性撤销机制大多存在撤销代价大、撤销粒度粗等问题,且已有的方案均存在安全隐患,即属性授权中心可以伪装成任意用户解密密文.为弥补上述不足,提出一种支持细粒度属性直接撤销的密文策略的基于属性加密方案（CP-ABE）,并给出该方案的形式化定义与安全模型.所提方案中,用于生成用户密钥的秘密参数由系统中心和属性授权机构分别产生,可避免属性授权中心解密密文的安全隐患.同时,通过引入多属性授权中心进一步降低了安全风险.在属性撤销方面,通过设计高效的重加密算法并引入属性撤销列表,实现细粒度的属性直接撤销.安全证明和性能分析表明：所提方案在适应性选择密文攻击下具有不可区分性并能抵抗不可信授权中心的破译攻击,较同类方案具有更高的计算效率以及更细的属性撤销粒度.     

一种支持属性撤销的密文策略属性基加密方案

针对传统属性基加密方案中单授权中心计算开销大以及安全性较差等问题,通过引入多个授权中心以及安全两方计算协议等技术,提出一种支持细粒度属性级撤销和用户级撤销的密文策略属性基加密方案。引入多个属性授权中心以颁发并更新属性版本秘钥,同时秘钥生成中心与云存储服务器之间进行安全两方计算等操作,生成并更新用户密钥,从而进行细粒度属性级撤销。在云存储服务器中,对用户列表中的用户唯一秘值及唯一身份值进行操作以实现用户级撤销,同时通过多个授权中心抵抗合谋攻击,并将部分计算工作外包给云端。分析结果表明,与基于AND、访问树和LSSS策略的方案相比,该方案有效增强了系统的安全功能,同时显著降低了系统的计算复杂度。     

Removing escrow from ciphertext policy attribute-based encryption

Attribute-based encryption (ABE) is a promising cryptographic primitive for fine-grained access control of distributed data. In ciphertext policy attribute-based encryption (CP-ABE), each user is associated with a set of attributes and data are encrypted with access policies on attributes. A user is able to decrypt a ciphertext if and only if his attributes satisfy the access policy embedded in the ciphertext. However, key escrow is inherent in ABE systems. A curious key generation center in that construction has the power to decrypt every ciphertext. We found that most of the existing ABE schemes depending on a single key authority suffer from the key escrow problem. In this study, we propose a novel CP-ABE key issuing architecture that solves the key escrow problem. The proposed scheme separates the power of issuing user keys into two parties: the key generation center and the attribute authority. In the proposed construction, the key generation center and the attribute authority issue different parts of secret key components to users through a secure two-party computation protocol such that none of them can determine the whole set of keys of users individually. We demonstrate how the proposed key issuing protocol can be applied in the existing CP-ABE scheme and resolve the key escrow problem.     

Secure threshold multi authority attribute based encryption without a central authority

An attribute based encryption scheme (ABE) is a cryptographic primitive in which every user is identified by a set of attributes, and some function of these attributes is used to determine the ability to decrypt each ciphertext. Chase proposed the first multi authority ABE scheme which requires a fully trusted central authority who has the ability to decrypt each ciphertext in the system. This central authority would endanger the whole system if it is corrupted. This paper provides a threshold multi authority fuzzy identity based encryption (MA-FIBE) scheme without a central authority for the first time. An encrypter can encrypt a message such that a user could only decrypt if he has at least d_k of the given attributes about the message for at least honest authorities of all the n attribute authorities in the proposed scheme. This paper considers a stronger adversary model in the sense that the corrupted authorities are allowed to distribute incorrect secret keys to the users. The security proof is based on the secrecy of the underlying distributed key generation protocol and joint zero secret sharing protocol and the standard decisional bilinear Diffie-Hellman assumption. The proposed MA-FIBE could be extended to the threshold multi authority attribute based encryption (MA-ABE) scheme, and both key policy based and ciphertext policy based MA-ABE schemes without a central authority are presented in this paper. Moreover, several other extensions, such as a proactive large universe MA-ABE scheme, are also provided in this paper.     

高效撤销的密文策略属性基加密方案

摘要：作为新型的密码学原语,属性基加密方案通过一系列属性来定义一个用户,并且实现了细粒度访问控制。然而,复杂、耗时的撤销操作成为限制属性基加密方案应用的瓶颈问题。为了解决属性基加密方案中的撤销问题,本文提出一种高效属性撤销的密文策略属性基加密方案。该方案通过固定长度的撤销列表记录撤销用户,撤销过程不必更新系统密钥及相关用户的密钥,大大降低了撤销所引起的计算开销。     

可公开定责的密文策略属性基加密方案

属性基加密利用属性集和访问结构之间的匹配关系实现用户解密权限的控制,从功能上高效灵活地解决了“一对多”的密数据共享问题,在云计算、物联网、大数据等细粒度访问控制和隐私保护领域有光明的应用前景。然而,在属性基加密系统中(以密文策略属性基加密为例),一个属性集合会同时被多个用户拥有,即一个解密私钥会对应多个用户,因此用户敢于共享其解密私钥以非法获利。此外,半可信的中心存在为未授权用户非法颁发私钥的可能。针对属性基加密系统中存在的两类私钥滥用问题,通过用户和中心分别对私钥进行签名的方式,提出一个密文策略属性基加密方案。该方案支持追踪性和公开定责性,任何第三方可以对泄露私钥的原始持有者的身份进行追踪,审计中心可以利用公开参数验证私钥是用户泄露的还是半可信中心非法颁发的。最后,可以证明方案的安全性基于其依赖的加密方案、签名方案。     

可应用于分布式系统的多授权中心基于属性的签名

在多授权中心基于属性的加密方案的基础上, 提出了可应用于分布式系统的多授权中心基于属性的签名方案。与传统的单授权中心方案相比, 本方案允许多个授权中心相互独立地管理属性且分配对应的属性私钥, 用户中心只管理用户而不需要监督各用户属性的授权, 即由各属性授权中心负责验证用户是否合法授予指定的属性, 每一个属性只能被一个属性授权中心管理。本方案具有高效的签名流程, 在签名的整个流程中只需要很少量的配对, 而且具有良好的灵活性, 在实际应用中具有较大的实用价值。     

可追踪并撤销叛徒的属性基加密方案

属性基加密(ABE)是一种有效地对加密数据实现细粒度访问控制的密码学体制.在ABE系统中,存在恶意用户(或叛徒)泄露私钥生成盗版解码器,并将其分发给非法用户的问题.现有的解决方案仅能追查到密钥泄漏者的身份,但不能将其从ABE系统中撤销.文中提出了一种既可追踪又可撤销叛徒的属性基加密方案(ABTR).首先,给出一个具有扩展通配符的属性基加密方案(GWABE),基于3个3素数子群判定假设,采用双系统加密方法证明该GWABE方案是完全安全的.然后,利用完全子树构架将GWABE转化成ABTR方案,并证明该ABTR方案是完全安全的,且用户私钥长度是固定的.而此前的可追踪叛徒的ABE方案仅满足选择安全性.     

Revocable attribute-based encryption from standard lattices

Attribute-based encryption (ABE) is an attractive extension of public key encryption, which provides fine-grained and role-based access to encrypted data. In its key-policy flavor, the secret key is associated with an access policy and the ciphertext is marked with a set of attributes. In many practical applications, and in order to address scenarios where users become malicious or their secret keys are compromised, it is necessary to design an efficient revocation mechanism for ABE. However, prior works on revocable key-policy ABE schemes are based on classical number-theoretic assumptions, which are vulnerable to quantum attacks. In this work, we propose the first revocable key-policy ABE scheme that offers an efficient revocation mechanism while maintaining fine-grained access control to encrypted data. Our scheme is based on the learning with errors (LWE) problem, which is widely believed to be quantum-resistant. Our scheme supports polynomial-depth policy function and has short secret keys, where the size of the keys depends only on the depth of the supported policy function. Furthermore, we prove that our scheme satisfies selective revocation list security in the standard model under the LWE assumption.     

访问策略隐匿的可追责层次属性加密方案

在传统的属性加密方案中,用户可能会共享私钥给具有相同属性集的多个用户而不怕被追责;此外,访问策略包含的信息可能会泄露用户隐私。针对这2个问题,提出一种可追责的隐匿策略的层次化属性加密方案。该方案在合数阶双线性群下基于访问树进行构造,具有灵活的表达能力,在访问策略中插入合数阶子群的随机元素实现策略隐匿;将用户标识加入私钥运算中,实现对泄露信息的违规用户的可追责;使用层次授权体系,降低单权威授权的计算负荷,提高了整体安全性和效率。实验结果和效率对比分析表明,该方案在加解密计算开销方面具备优势,且支持访问策略的隐匿和对违规用户的追责,大大提高了方案的安全性。     

属性匹配检测的匿名CP-ABE机制

属性基加密（简称ABE）机制以属性为公钥,将密文和用户私钥与属性关联,能够灵活地表示访问控制策略,从而极大地降低数据共享细粒度访问控制带来的网络带宽和发送节点的处理开销.作为和ABE相关的概念,匿名ABE机制进一步隐藏了密文中的属性信息,因为这些属性是敏感的,并且代表了用户身份.匿名ABE方案中,用户因不确定是否满足访问策略而需进行重复解密尝试,造成巨大且不必要的计算开销.文章提出一种支持属性匹配检测的匿名属性基加密机制,用户通过运行属性匹配检测算法判断用户属性集合是否满足密文的访问策略而无需进行解密尝试,且属性匹配检测的计算开销远低于一次解密尝试.结果分析表明,该解决方案能够显著提高匿名属性基加密机制中的解密效率.同时,可证明方案在双线性判定性假设下的安全性.     

多属性授权机构下属性可撤销的CP-ABE方案

属性基加密（ABE）不仅可以保障数据的安全性,而且能实现数据细粒度的访问控制。现实中,由于用户属性可能被频繁更改,在ABE方案中实现属性撤销是至关重要的。针对现有的方案就如何在计算效率资源受限的设备中实现用户有效的解密以及密钥托管问题,本文提出一个在云环境中多属性授权机构下的可撤销的ABE方案。在本文方案中,用户端使用外包解密技术来减少本地的计算负荷,将组合密钥和密文的更新委托云服务器,实现属性的撤销功能。安全性分析表明,本文方案在选择明文攻击下具有不可区分安全性,性能分析结果表明,本文方案更高效。