云计算中一种紧凑型的外包访问控制方案

密文策略的属性加密是实现云平台上安全的访问控制方案的最佳选择。然而,在大多数密文策略的属性加密方案中,用户密钥长度与属性的个数之间成线性关系;用户的解密时间与访问结构的复杂度成正比关系。为了减少用户密钥的存储和解密计算开销,本文提出一种面向云计算平台的紧凑型的外包访问控制方案。方案中的访问结构可以支持“与”、“或”以及“门限”三种策略。它仅采用简单的哈希和异或运算就可以验证用户外包解密返回的数据是否正确。在随机预言机模型中,基于aMSE-DDH难题,证明了方案是选择密文攻击安全的。分析表明,本文方案能够安全的实现云计算环境下的访问控制,尤其当用户终端设备受限时实现的访问控制。      

可验证的固定密文长度属性基加密方案

基于属性的加密技术的一个主要缺点不得不被重视:解密计算代价随着访问结构的复杂性线性增长。通过使用代理重加密技术,基于属性的外包解密系统可以很大程度上降低用户想要访问以密文形式存储在云上的数据的计算代价。文中提出了一个新的可验证的具有固定密文长度的外包解密属性基加密方案。     

可验证外包解密的离线/在线属性基加密方案

属性基加密可以为雾-云计算中的数据提供机密性保护和细粒度访问控制,但雾-云计算系统中的移动设备难以承担属性基加密的繁重计算负担。为解决该问题,该文提出一种可验证外包解密的离线/在线属性基加密方案。该方案能够实现离线/在线的密钥生成和数据加密,同时支持可验证外包解密。然后,给出方案的选择明文攻击的安全证明和可验证性的安全证明。之后,该文将转换阶段所需双线性对的计算量降为恒定常数。最后,从理论和实验两方面对所提方案进行性能分析,实验结果表明该方案是有效且实用的。     

基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案

针对云环境下密文策略属性基加密方案中存在的密文检索分类困难与依赖可信第三方等问题,本文提出了一种基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案．利用基于属性的等值测试技术,实现了支持属性级灵活授权的云端数据检索和分类机制,降低了数据用户对重复数据解密的计算开销．结合多授权属性基加密机制和区块链技术,实现了去中心化用户密钥生成．采用多属性授权机构联合分发密钥,有效抵抗用户和属性授权机构的合谋攻击．引入区块链和智能合约技术,消除了现有密文策略属性基密文等值测试方案中等值测试、数据存储与外包解密操作对可信云服务器的依赖．利用外包服务器执行部分解密计算,降低了用户本地的计算开销．将原始数据哈希和验证参数上传至区块链,保障外包服务器解密结果正确性和云端数据完整性．在随机预言模型下,基于判定性qparallel Bilinear Diffie-Hellman Exponent困难问题证明了本文方案在选择密文攻击下的单向性．与同类方案相比较,本文方案支持更多的安全属性,并具有较低的计算开销．     

支持临时解密授权的密文策略属性加密方案

属性加密是在云环境下实现细粒度访问控制的有效工具,但同类方案并未较好地解决数据所有者的隐私保护和解密权限临时授权问题。文章将属性代理重加密技术与Nishide等的属性加密方案相结合,提出同时支持访问策略隐藏和解密权限临时授权的密文策略属性加密方案。此外,文章利用新方案解决了医疗云环境下属性访问控制系统的构造问题。安全性分析表明,新的属性加密方案并未破坏底层方案的安全性,而且不会向代理服务器泄露数据所有者的解密私钥。     

支持直接撤销的密文策略属性基加密方案

提出一种支持直接撤销的属性基加密方案,首先给出支持直接撤销的属性基加密定义和安全模型,其次给出具体的支持撤销的密文策略——属性基加密方案并对安全性进行证明,最后,与其他方案对比显示,该方案在密文和密钥长度方面都有所减少。该方案可以实现对用户进行即时撤销,当且仅当用户所拥有的属性满足密文的访问结构且不在用户撤销列表内时,才能使用自己的私钥解密出明文。     

解密成本为常数的具有追踪性的密文策略属性加密方案

该文针对单调访问结构提出了一个解密成本为常数的具有追踪性的密文策略属性加密(CP-ABE)方案,该方案基于合数阶双线性群实现了标准模型下的适应安全性。在所有已知的追踪性CP-ABE方案中,都使用线性秘密共享方案(LSSS)来表示单调访问结构,并用LSSS矩阵加密明文数据。因此,其加密成本都随着LSSS矩阵的大小成线性增长,同时解密成本则随着满足要求的属性数量成线性增长。而在该文提出的追踪性CP-ABE方案中,使用最小授权子集集合来表示单调访问结构,并用该子集集合加密明文数据。因此,其加密成本随着最小授权子集的集合大小成线性增长,对于某些单调访问结构,该文方案具有更短的密文长度和更小的加密成本。最重要的是,该文方案进行解密时,只需要3个双线性对操作和2个指数操作,解密成本为常数,实现了更快更高效的数据解密。最后基于合数阶双线性群下的3个静态假设对方案进行了安全性证明,并进行了性能分析与实验验证。     

基于雾计算的权重OBDD访问结构属性密码体制研究

基于密文策略的属性密码体制在云存储中对于实现数据的安全分享和细粒度访问控制起到了关键性的作用,但基于密文策略的属性密码体制存在效率低、访问策略不灵活以及单一属性授权中心带来的单点失效威胁问题.对此,提出基于雾计算的权重有序二叉决策图(Ordered Binary Decision Diagram,OBDD)访问结构的属性密码体制.首先,所提方案把大部分运算外包给雾节点,有效地降低了用户端的计算开销;其次,采用多属性授权中心的方式以防止单点失效威胁;最后,所提方案采用基于权重的OBDD访问结构,不仅能由权重设置阈值以表达任何的布尔函数值,还能同时支持访问结构中属性的正负值的表达.安全性分析和性能分析结果表明,所提方案在判定性双线性Diffie-Hellman(DBDH)问题下满足选择明文安全,并且比其他方案更高效,具有使用价值.     

支持云代理重加密的CP-ABE方案

针对现有的面向CP-ABE(Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption)的代理重加密方案因代理方可以解密代理重加密密文且可以任意修改访问策略而难以支持云代理重加密的问题，本文提出支持云代理重加密的CPABE方案即CP-ABE-CPRE(CP-ABE Scheme with Cloud Proxy Re-Encryption)方案.该方案利用版本号标识不同阶段的私钥和密文来支持属性撤销，只有在用户私钥版本号和密文版本号相匹配且用户属性满足访问策略时，用户才能解密密文.当撤销用户属性时，云服务器无需修改访问策略就可以更新被撤销属性对应的保密值.该方案还通过懒惰更新和批量更新减少密文和用户私钥更新次数，提升更新效率.理论分析和实验结果分析都表明，CP-ABE-CPRE在计算开销和存储开销上均优于相关已有方案.安全性分析表明，CP-ABE-CPRE能够对抗针对性选择明文攻击（sCPA, selective Chosen Plaintext Attack）.     

区块链架构下高效的车联网跨域数据安全共享研究

为了解决车联网环境下跨信任域数据共享中跨域数据泄露严重、跨域共享不可控、跨域访问效率低的问题，提出了一种区块链架构下高效的车联网跨域数据安全共享方案。不同信任域的可信机构构成区块链，采用改进的密文策略属性基加密算法加密数据，结合区块链和星际文件系统进行存储，构建了基于区块链的跨域数据细粒度、安全共享方案；设计了基于混淆布隆过滤器的跨域访问验证方法，智能合约基于链上访问策略进行快速的解密测试，提高大量跨域密文的访问效率；设计了基于外包解密的跨域数据获取方法，可信机构为跨域访问请求进行密文转换，并执行包含复杂双线性配对运算的外包解密，减少了车辆在解密过程的时间开销。实验结果表明，所提方案有效提高了跨域密文转换和车辆解密的效率，与现有方案相比，跨域数据访问效率平均提升了60%。     

雾计算中细粒度属性更新的外包计算访问控制方案

针对基于密文策略的属性加密(CP-ABE)在低时延需求较高的雾计算环境中,存在加解密开销大、属性更新效率低的问题,提出了一种雾计算中细粒度属性更新的外包计算访问控制方案,使用模加法一致性秘密(密钥)分享技术构建访问控制树,将加解密计算操作外包给雾节点,降低用户加解密开销;结合重加密机制,在雾节点建立组密钥二叉树对密文进行重加密,实现对用户属性的灵活更新。安全性分析表明,所提方案在决策双线性Diffie-Hellman假设下是安全的。仿真实验结果表明,所提方案中用户加解密时间开销相比其他方案更小,属性更新效率更高。     

Access control scheme with attribute revocation for SWIM

Access control scheme is proposed for System Wide Information Management (SWIM) to address the problem of attribute revocation in practical applications. Based on the attribute based encryption (ABE), this scheme introduces the proxy re-encryption mechanism and key encrypting key (KEK) tree to realize fine-grained access control with attribute revocation. This paper defines the attributes according to the status quo of civil aviation. Compared with some other schemes proposed before, this scheme not only shortens the length of ciphertext (CT) and private key but also improves the efficiency of encryption and decryption. The scheme can resist collusion attacks and ensure the security of data in SWIM.     

Multiuser access control searchable privacy‐preserving scheme in cloud storage

Searchable encryption scheme‐based ciphertext‐policy attribute‐based encryption (CP‐ABE) is a effective scheme for providing multiuser to search over the encrypted data on cloud storage environment. However, most of the existing search schemes lack the privacy protection of the data owner and have higher computation time cost. In this paper, we propose a multiuser access control searchable privacy‐preserving scheme in cloud storage. First, the data owner only encrypts the data file and sets the access control list of multiuser and multiattribute for search data file. And the computing operation, which generates the attribute keys of the users' access control and the keyword index, is given trusted third party to perform for reducing the computation time of the data owner. Second, using CP‐ABE scheme, trusted third party embeds the users' access control attributes into their attribute keys. Only when those embedded attributes satisfy the access control list, the ciphertext can be decrypted accordingly. Finally, when the user searches data file, the keyword trap door is no longer generated by the user, and it is handed to the proxy server to finish. Also, the ciphertext is predecrypted by the proxy sever before the user performs decryption. In this way, the flaw of the client's limited computation resource can be solved. Security analysis results show that this scheme has the data privacy, the privacy of the search process, and the collusion‐resistance attack, and experimental results demonstrate that the proposed scheme can effectively reduce the computation time of the data owner and the users.     

加密邮件系统中基于身份的可搜索加密方案

在加密邮件系统中,公钥可搜索加密技术可以有效地解决在不解密的情况下搜索加密邮件的问题。针对公钥可搜索加密复杂的密钥管理问题,该文在加密邮件系统中引入了基于身份的密码体制。针对可搜索加密的离线关键字猜测攻击问题,该文采用了在加密关键字和生成陷门的同时进行认证,并且指定服务器去搜索加密电子邮件的方法。同时,在随机预言机模型下,基于判定性双线性Diffie-Hellman假设,证明方案满足陷门和密文不可区分性安全。数值实验结果表明,在陷门生成和关键字密文检测阶段,该方案与现有方案相比在计算效率上较高。     

属性可撤销且密文长度恒定的属性基加密方案

密文策略属性基加密（ciphertext-policy attribute-based encryption,CP-ABE）类似于基于角色访问控制,可以为云存储系统提供灵活细粒度的访问控制.但大多数CP-ABE方案中,密文长度与访问策略复杂度成正相关,系统属性同时被多个用户共享而导致属性难以被撤销.针对上述问题,本文提出一种支持属性撤销且密文长度恒定的属性基加密方案.该方案中每个用户的属性群密钥不能通用,可以有效抵抗撤销用户与未撤销用户的合谋攻击.为减少属性授权机构和数据拥有者的计算负担,属性撤销过程所需的计算量外包给数据服务管理者;同时该方案采用支持多值属性和通配符的"AND"门策略,实现了密文长度恒定.所提方案基于决策性q-BDHE（q-bilinear Diffie-Hellman exponent）假设对方案进行了选择明文攻击的安全性证明.最后对方案进行了理论分析与实验验证,分析结果表明本文方案可以有效抵制用户合谋攻击,增加了方案的安全性.同时所提方案在功能和计算效率方面具有一定优势,适用于实际应用情况.     

一种支持解密外包的KP-ABE方案

针对现有密钥策略基于属性加密KP-ABE（Key-Policy Attribute-Based Encryption）方案在解密时存在用户端计算开销大、解密时间长等问题,一些方案提出将解密外包给云服务器,但这些方案并未给出外包解密的并行化方法,存在解密效率低的问题.本文提出一种支持解密外包的KP-ABE方案.在该方案中,把大部分解密计算外包给Spark平台;并根据KP-ABE的解密特点设计并行化解密算法,完成对叶子节点和根节点的并行化解密.性能分析表明,用户端仅需进行一次指数运算即可解密出共享数据,同时并行化设计能有效提高云端解密速率.     

支持可验证加解密外包的CP-ABE方案

针对现有的应用于基于属性加密方案的安全模指数外包算法存在会降低安全性、验证概率低、外包计算结果可能出错等问题,利用改进的安全模指数外包算法,提出一种支持可验证加解密外包的CP-ABE（Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption）方案.将属性相关密钥子项外包,将共享密文子项的一半计算任务外包,并对所有的外包结果进行验证.理论分析和实验结果都表明,和现有相关方案相比,无论在密钥生成时,还是在加密时,所提出方案的授权机构和用户客户端的计算量都有明显减少.安全性分析表明,所提出的方案达到CPA（Chosen Plaintext Attack）安全.