多云服务提供者环境下的一种用户密钥撤销方法

密钥信息泄露是互联云服务难题之一,为解决该问题,该文提出一种基于属性环签名的用户密钥撤销方案。该方案以互联云的用户密文访问方法为研究对象,论述了无属性泄露的密文矩阵映射机制,多授权者自主扩展属性集生成密钥,从而令云服务提供者(CSP)无法获得用户完整属性,达到消除属性存储负载的目的。另外,该方案以撤销环与单调张成算法为基础设计用户签名验证撤销机制,令CSP、授权者与用户共同组成属性环,接受CSP定义密文访问结构,用户签名只有通过源CSP验证才能访问密文,授权者撤销部分属性失效用户解密密钥,从而达到权限撤销不影响其它用户访问的目的。该方案以密文策略属性基加密(CP-ABE)与单调张成算法为基础设计多用户组合属性共谋抵抗机制,用以保护属性的机密性。最后,给出该方案通信成本和计算效率的性能分析,用以验证该方法的有效性。     

快速解密且私钥定长的密文策略属性基加密方案

在保证密文策略属性基加密(CP-ABE)算法安全性的前提下,尽可能地提升其工作效率一直是密码学领域的研究热点。该文从作为CP-ABE效率核心的访问结构着手,首次提出基于简化有序二叉决策图(ROBDD)的访问结构,给出了相应的策略表示方法、用户可满足性判定;基于简化有序二叉决策图(ROBDD)访问结构设计了在算法时间复杂度、存储空间占用量等方面都具有较好表现的CP-ABE方案;在安全性方面,该方案能够抵抗用户间的合谋攻击和选择明文攻击。对比分析表明,ROBDD访问结构具有更强的表达能力和更高的表达效率;新的CP-ABE方案包含时间复杂度为常数阶的密钥生成算法、解密算法,能够为用户生成定长私钥并实现快速解密。     

新的格上多机构属性基加密方案

针对基于双线性映射的属性基加密方案中无法抵抗量子攻击的问题,该文提出一种新的格上多机构属性基加密方案。先利用格上左抽样算法为用户生成密钥,使得用户私钥尺寸与级联矩阵的列数和用户属性个数相关,缩短用户私钥尺寸;然后采用Shamir门限秘密共享技术构造访问树,实现属性的与、或、门限3种操作,密文允许基于任意的访问结构生成,表达能力更加丰富,解决了大多方案中访问策略单一问题;方案证明可在标准模型下归约到判定性带误差学习问题的难解性。对比分析表明,方案系统公私钥、用户私钥和密文尺寸均有所优化,并较优于大多数单机构方案,此外方案存在多个属性机构,支持任意单调访问结构,安全性和实用性更满足云环境需求。     

云存储环境下无密钥托管可撤销属性基加密方案研究

属性基加密因其细粒度访问控制在云存储中得到广泛应用。但原始属性基加密方案存在密钥托管和属性撤销问题。为解决上述问题,该文提出一种密文策略的属性基加密方案。该方案中属性权威与中央控制通过安全两方计算技术构建无密钥托管密钥分发协议解决密钥托管问题。通过更新属性版本密钥的方式达到属性级用户撤销,同时通过中央控制可以实现系统级用户撤销。为减少用户解密过程的计算负担,将解密运算过程中复杂对运算外包给云服务商,提高解密效率。该文基于q-Parallel BDHE假设在随机预言机模型下对方案进行了选择访问结构明文攻击的安全性证明。最后从理论和实验两方面对所提方案的效率与功能性进行了分析。实验结果表明所提方案无密钥托管问题,且具有较高系统效率。     

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。     

基于授权的多服务器可搜索密文策略属性基加密方案

针对现有属性基可搜索加密方案缺乏对云服务器授权的服务问题,该文提出一种基于授权的可搜索密文策略属性基加密(CP-ABE)方案。方案通过云过滤服务器、云搜索服务器和云存储服务器协同合作实现搜索服务。用户可将生成的授权信息和陷门信息分别发送给云过滤服务器和云搜索服务器,在不解密密文的情况下,云过滤服务器可对所有密文进行检测。该方案利用多个属性授权机构,在保证数据机密性的前提下能进行高效的细粒度访问,解决数据用户密钥泄露问题,提高数据用户对云端数据的检索效率。通过安全性分析,证明方案在提供数据检索服务的同时无法窃取数据用户的敏感信息,且能够有效地防止数据隐私的泄露。     

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。      

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。     

移动社交网络中基于属性加密的隐私保护方案

为了保护用户在移动社交网络中的个人信息和交友偏好等隐私,该文提出支持外包解密的基于密文策略的属性基加密(CP-ABE)方案。在该方案中,将用户的交友偏好和自我描述分别生成属性列表,通过将交友偏好转换为密文控制策略,自我描述转化为属性密钥来隐藏属性,从而实现隐私保护。该方案提出了先匹配后解密的算法机制:社交平台对用户信息进行匹配验证,当满足相应的匹配条件时,该算法将计算量较大的双线性对运算外包给交友中心,之后用户再对密文解密。通过快速排除不匹配用户,避免了无效解密。外包解密在保护信息的同时,减少了移动设备的计算负担和通信开销。安全性分析表明,该方案是安全有效的,此外性能评估显示所提方案在计算和通信开销方面是高效且实用的。     

支持同态算术运算的数据加密方案算法研究

针对在计算服务中,对用户信息加密以保护隐私时,无法对密文进行计算的问题,提出一种高效的支持密文四则算术运算的同态加密方案CESIL, 包括密钥生成、加密、解密及密文运算4个算法。该方案首先借助多项式环重新定义向量的加法和乘法运算,构建多项式系数向量环;然后利用理想格在向量环上划分剩余类,建立商环及其代表元集合;最后,将整数明文映射为代表元,并用代表元所在剩余类的其他元素替换该代表元,以对明文进行加密。商环的运算特性保证CESIL方案支持对密文的加法和乘法运算。在实现CESIL方案时,利用快速傅里叶变换(FFT)算法进一步提高运算效率、减少密钥长度。理论分析及实验结果表明,CESIL是语义安全的,且相比已有的一些同态加密方案,CESIL支持更多的运算类型,拥有较高的运行效率和较小的密钥及密文长度,能更好地满足实际应用需求。     

Privacy-preserving attribute-based encryption scheme on ideal lattices

Based on the small key size and high encryption efficiency on ideal lattices,a privacy-preserving attribute-based encryption scheme on ideal lattices was proposed,which could support flexible access policies and privacy protection for the users.In the scheme,a semi-hidden policy was introduced to protect the users’ privacy.Thus,the sensitive values of user’s attributes are hidden to prevent from revealing to any third parties.In addition,the extended Shamir secret-sharing schemes was used to construct the access tree structure which can support “and” “or” and “threshold” operations of attributes with a high flexibility.Besides,the scheme was proved to be secure against chosen plaintext attack under the standard mode.Compared to the existing related schemes,the scheme can yield significant performance benefits,especially the size of system public/secret keys,users’ secret key and ciphertext.It is more effective in the large scale distributed environment.     

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.     

基于隐含格结构 ABE 算法的移动存储介质情境访问控制

摘 要：研究了如何增强可信终端对移动存储介质的访问控制能力,以有效避免通过移动存储介质的敏感信息泄露。首先在隐含密文策略的属性加密方法的基础上,提出了基于格结构的属性策略描述方法。将每个属性构成线性格或子集格,属性集构造成一个乘积格,并利用基于格的多级信息流控制模型制定访问策略。证明了新方法的正确性和安全性。新方法在保持已有隐藏访问策略属性加密算法优点的同时,还能有效简化访问策略的表达,更符合多级安全中敏感信息的共享,能够实现细粒度的访问控制。进一步地,通过将移动存储设备和用户的使用情境作为属性构建访问策略,实现了动态的、细粒度的情境访问控制。最终设计了对移动存储介质进行接入认证、情境访问控制的分层安全管理方案。分析了方案的安全性和灵活性,并通过比较实验说明了应用情境访问控制的方案仍具有较好的处理效率。该方案同样适用于泛在环境下敏感信息的安全管理。     

具有隐私保护的细粒度智能家居远程数据安全更新方案

针对现存智能家居软件更新方案中存在的粗粒度访问控制、单点服务失效、用户解密效率低下等问题,该文提出一种具有隐私保护的细粒度智能家居远程数据安全更新方案。该方案通过属性基加密技术实现了细粒度访问控制,并结合区块链和星际文件系统(IPFS)技术对数据进行存储。通过对访问策略进行隐藏,构造出一种策略隐藏的密文策略基于属性加密(CP-ABE)算法,进一步保护了用户的隐私。此外,通过设计面向轻量级用户的外包解密算法,所提方案有效减轻了轻量级用户的计算负担,并结合区块链和智能合约技术实现了外包解密过程的公平支付。最后,基于判定的双线性迪菲赫尔曼 (DBDH)假设,证明了所提方案是选择明文攻击下的不可区分 (IND-CPA)安全的。仿真实验结果表明,所提方案与现有方案相比终端用户解密成本和通信开销明显降低。     

支持属性撤销的适应性安全属性基加密方案

Attribute revocation is inevitable and also important for Attribute-Based Encryption (ABE) in practice. However, little attention has been paid to this issue, and it remains one of the main obstacles for the application of ABE. Most of existing ABE schemes support attribute revocation work under indirect revocation model such that all the user's private keys will be affected when the revocation events occur. Though some ABE schemes have realized revocation under direct revocation model such that the revocation list is embedded in the ciphertext and none of the user's private keys will be affected by revocation, they mostly focused on the user revocation that revokes the user's whole attributes, or they can only be proven to be selectively secure. In this paper, we first define a model of adaptively secure ABE supporting the attribute revocation under direct revocation model. Then we propose a Key-Policy ABE (KP-ABE) scheme and a Ciphertext-Policy ABE (CP-ABE) scheme on composite order bilinear groups. Finally, we prove our schemes to be adaptively secure by employing the methodology of dual system encryption.     

面向云存储的基于属性加密的多授权中心访问控制方案

已有基于属性加密的访问控制研究多是基于单授权中心来实现,该种方案在授权方不可信或遭受恶意攻击的情况下可能会造成密钥泄露。提出一种基于属性加密的多授权中心访问控制模型PRM-CSAC。基于CP-ABE方法,设计多授权中心的属性加密方案以提高密钥安全性;设计最小化属性分组算法,使用户访问文件时,能够按需分配密钥,减少不必要的属性密钥分配,降低重加密属性数量,提高系统效率;增加读写属性加强加密方对文件的访问控制,使访问控制策略更加完善。安全性分析及仿真实验表明,相比已有方案,PRM-CSAC对用户访问请求的响应时间更短,开销较小,且能够提供很高的安全性。