区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案

可搜索加密技术在不解密的情况下搜索加密数据.针对现有的可搜索加密技术没有考虑数据用户细粒度搜索权限的问题,以及现有的可搜索加密方案中因云存储的集中化对数据安全和隐私保护带来的问题,提出了区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案.该方案利用可搜索加密技术实现加密数据在区块链上的安全搜索,利用基于属性的加密技术实现数据的细粒度访问控制,利用区块链不可篡改的特性确保关键字密文的安全.在该方案中属性基加密技术用来加密关键字,区块链上存储关键字密文,云服务器上存储关键字密文和数据密文.基于困难问题假设,证明该方案能够保证关键字密文和陷门的安全性.数值实验结果表明:该方案在密钥生成阶段、陷门生成阶段、关键字搜索阶段具有较高的效率.     

基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案

云存储服务的出现可将文件上传至云服务器, 节约了本地的信息存储空间以及管理开销。文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求, 但若将加密后的文件上传至云服务器, 将失去搜索原文件的能力。因此, 可搜索加密技术的出现解决了用户如何在文件不解密的情况下搜索加密数据。目前现有的单关键字可搜索加密方案会产生许多与检索内容不符合的信息,没有考虑数据用户细粒度搜索权限和搜索效率, 以及因云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护等问题。针对以上问题, 该文提出了基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案。该方案使用多关键字可搜索加密技术实现了加密数据的有效搜索; 利用基于属性的加密技术实现加密数据的细粒度访问控制; 结合区块链的智能合约技术, 经过多笔交易获得搜索结果。并且利用区块链的不可篡改性, 满足了方案中相关性质的公平性, 保证了在方案中三方的公平性和安全性并进行了相关分析。在随机预言机模型下, 基于困难问题假设证明了方案的关键字安全及陷门安全, 即所提方案满足在选择关键字攻击下的关键字密文不可区分性安全和陷门不可区分性安全。最后通过数值分析表明该方案在关键字密文生成阶段和关键字搜索阶段具有较高的效率。并展望了在未来的工作中考虑将其应用于电子病历数据共享等场景中, 以获得更实用的价值。     

群组内基于区块链的匿名可搜索加密方案

公钥可搜索加密技术不仅可以保护云存储中用户的数据隐私,还可以提供数据在不解密的条件下进行密态数据搜索的功能。针对群组内用户进行密文安全搜索的需求,本文以群组为单位使用基于身份的广播加密进行数据的加密与密钥封装,以基于身份的可搜索加密构造关键词密文及关键词陷门,提出了一种群组内的公钥可搜索加密方案,保证了只有群组内的授权用户才可以进行安全搜索并解密数据。此外,为保护用户的身份隐私,通过构造匿名身份,避免了因云服务器好奇行为而造成的用户身份泄露问题。同时,在按需付费的云环境中,为了防止云服务器向用户返回部分或不正确的搜索结果,文章结合区块链技术,使用区块链作为可信第三方,利用智能合约的可信性,在用户验证搜索结果正确后向云服务器支付搜索费用,解决了用户与云服务器之间的公平支付问题。并加入了违规名单机制,防止恶意用户对系统可用性造成影响。在安全性方面,通过基于判定性双线性Diffie-Hellman问题与判定性Diffie-Hellman问题进行安全性分析,证明了在随机谕言机模型与标准模型下方案满足关键词密文与关键词陷门的不可区分性。最后,通过功能对比表明本方案有较强的实用性,利用Charm-crypto密码库对方案进行效率对比,其结果表明本方案与其他相关方案相比具有较低的计算以及通信开销。     

Secure and privacy preserving keyword searching for cloud storage services

Cloud storage services enable users to remotely access data in a cloud anytime and anywhere, using any device, in a pay-as-you-go manner. Moving data into a cloud offers great convenience to users since they do not have to care about the large capital investment in both the deployment and management of the hardware infrastructures. However, allowing a cloud service provider (CSP), whose purpose is mainly for making a profit, to take the custody of sensitive data, raises underlying security and privacy issues. To keep user data confidential against an untrusted CSP, a natural way is to apply cryptographic approaches, by disclosing the data decryption key only to authorized users. However, when a user wants to retrieve files containing certain keywords using a thin client, the adopted encryption system should not only support keyword searching over encrypted data, but also provide high performance. In this paper, we investigate the characteristics of cloud storage services and propose a secure and privacy preserving keyword searching (SPKS) scheme, which allows the CSP to participate in the decipherment, and to return only files containing certain keywords specified by the users, so as to reduce both the computational and communication overhead in decryption for users, on the condition of preserving user data privacy and user querying privacy. Performance analysis shows that the SPKS scheme is applicable to a cloud environment.     

云环境下基于属性的多关键字可搜索加密方案

可搜索加密技术可在不解密数据密文的同时实现密文关键字的检索,很好地保护了数据存储方的隐私.针对目前大多数可搜索加密方案无法支持用户自定义搜索策略的问题,提出了一种安全、高效、可支持任意表达的基于属性可搜索加密方案.该方案首先基于LSSS搜索结构,支持任意合取、析取或单调布尔表达式的多关键字搜索策略,用户使用私钥为LSS...     

可撤销的多关键字公钥可搜索加密方案

在云计算应用中,为保证隐私数据安全,用户需要将数据在本地加密后再上传至云服务器。可搜索加密技术允许用户直接检索服务器上的加密数据,获得检索权限的用户往往可以无限制地检索密文。在现实应用中,用户密钥的丢失及恶意攻击容易对隐私数据产生安全威胁,用户不应该持续保持对数据的检索能力。为此,提出了一个支持用户检索权限撤销的公钥可搜索加密方案。将系统的整个生命周期划分为不同时段,下个时段的密文由上个时段的密文进化而来,通过密文进化及时间密钥的分发控制实现用户权限的撤销。方案在支持多关键字检索的同时降低方案的计算开销,并且撤销用户对此前时刻所有密文的检索能力,保证密文的前向安全性。     

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。     

基于属性代理重加密技术与可容错机制相结合的数据检索方案

针对云服务器上用户信息的隐私问题,提出一种基于属性代理重加密技术与容错机制相结合的方案。该方案将用户存储的数据分为文件和文件的安全索引,将其分别进行加密后存储在不同的云服务器上。首先,利用倒排序结构构造文件的安全索引,并使用模糊提取器对关键字进行预处理,用户可以通过该安全索引进行容错的多关键字搜索;其次,设置访问控制树对解密密钥重加密,实现权限管理,即实现数据在云端的有效共享;最后,通过Complex Triple Diffle-Hellman难题证明该方案生成的系统主密钥是安全的,因此该方案在云环境下也是安全的。与已有的方案的对比分析表明,该方案可减少密钥重加密、解密 等的计算量,同时通过加入容错处理机制提高了数据检索的效率。     

云计算中改进概率公钥加密的移动设备数据隐私保护方法

基于云计算的服务具有许多优势,但外包数据隐私保护一直以来都有待优化解决。针对云计算中资源受限的移动设备外包数据安全问题,提出一种基于改进概率公钥加密的隐私保护方法。使用概率公钥加密算法加密数据;在云中数据通过搜索其空间关键词进行文件检索;在确保数据准确性和隐私安全性的前提下,实现云计算中移动设备外包数据安全有效加密后的隐私保护。仿真实验结果表明,该方案不仅可以确保数据隐私和计算速度,同时能够减少通信开销。相比于双轮可搜索加密(TRSE)方案、可排序多关键词检索加密(MRSE)方案和实时循环移位加密(RRSE)等方案,该方案在可行性和计算效率方面都有所提升。     

车载自组网中基于属性的可搜索加密和属性更新

目前,车载自组网(VANET)在汽车行业和研究领域都得到了极大的关注,尤其是在用户的隐私保护方面.雾计算是云计算的延伸,它能够有效的减小网络延迟,其反应性更强.相较云计算,使用雾计算减少了发送到云端和从云端发送的数据量,安全风险也得到了进一步的降低.由于基于密文策略的加密(CP-ABE)适用于存储在云上的数据的细粒度的访问控制以及基于关键字的可搜索加密可以使用户快速查找存储在云服务器上的感兴趣数据和不泄露任何搜索关键字的信息.因此,本文提出了基于属性的可搜索加密和属性更新,它是将基于属性的加密方案和关键字搜索加密方案相结合.该方案支持用户属性更新,不合法车辆用户不会对存储的数据有访问权限,从而实现对不合法车辆用户的撤销.同时它也实现了车-雾-云三者之间的通信,在通信过程中其将部分加密和解密计算外包给雾节点,减少了用户的计算代价.此外,通过性能分析表明了所提方案在功能性和计算复杂度两方面都具有较好的优势.     

对称可搜索加密的安全性研究进展

为节约本地存储空间以及管理开销,文件可通过云存储服务被上传到云服务器。云存储服务作为一项重要的云技术已得到了广泛的研究和应用。文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求,但若以传统的加密方式将加密后的文件上传服务器又使服务器失去检索原文件的能力。可搜索加密(Searchable Encryption,SE)是近年来发展的一种支持用户在密文上进行关键字查找的密码学原语,它将用户的文件进行特殊的加密后上传到云服务器上,实现服务器可以根据关键字进行安全检索文件的功能,在方便用户使用的同时,也保护了文件的隐私安全。本文介绍了可搜索加密的基本概念,从对称可搜索加密的构建方法和加密手段出发,归纳总结了已有的对称可搜索加密的安全性结果。我们重点梳理了对称可搜索加密的适应性安全模型的发展历程,分析了推理攻击,文件注入攻击,以及新的安全模型与对抗手段,并指出目前可搜索加密安全性研究所面临的主要问题以及未来的发展方向。     

云存储中一种动态模糊多关键字检索方案

随着云计算技术的迅速发展,云存储的数据安全和隐私保护问题受到了人们密切关注。为了保护用户的隐私数据,云端一般是以密文形式存储文件,给检索带来了不便。为了解决云环境中使用关键字查找密文文件的问题,有必要构建支持隐私保护的安全云存储系统。基于MRSE方案并引入了TF-IDF规则,给出了云环境下动态模糊多关键字排行搜索方案。并将第三方审计机制加入到系统当中,进行文件可持有性验证和密钥管理。     

边缘计算中基于区块链的轻量级密文访问控制方案

密文策略属性基加密(ciphertext-policy attribute-based encryption, CP-ABE)技术可以在保证数据隐私性的同时提供细粒度访问控制.针对现有的基于CP-ABE的访问控制方案不能有效解决边缘计算环境中的关键数据安全问题,提出一种边缘计算环境中基于区块链的轻量级密文访问控制方案(blockchain-based lightweight access control scheme over ciphertext in edge computing, BLAC).在BLAC中,设计了一种基于椭圆曲线密码的轻量级CP-ABE算法,使用快速的椭圆曲线标量乘法实现算法加解密功能,并将大部分加解密操作安全地转移,使得计算能力受限的用户设备在边缘服务器的协助下能够高效地完成密文数据的细粒度访问控制;同时,设计了一种基于区块链的分布式密钥管理方法,通过区块链使得多个边缘服务器能够协同地为用户分发私钥.安全性分析和性能评估表明BLAC能够保障数据机密性,抵抗共谋攻击,支持前向安全性,具有较高的用户端计算效率,以及较低的服务器端解密开销和存储开销.     

移动云计算中基于身份的轻量级加密方案

针对移动云计算中数据安全和移动用户的隐私保护问题,结合在线离线和外包解密技术,对基于身份加密机制（IBE）中加密和解密算法进行扩展,提出了一种可外包解密的基于身份在线离线加密方案,并证明其安全性,构造出适合于移动云计算环境中轻量级设备保护隐私数据的方案。为了减少移动终端运行IBE的加密和解密开销,利用在线离线技术将IBE的加密分解为离线和在线两个阶段,使得移动设备仅需执行少量简单计算即可生成密文;在此基础上,利用外包解密技术,修改IBE的密钥生成算法和解密算法,增加一个密文转化算法,将解密的大部分复杂计算外包给云服务器,移动设备仅计算一个幂乘运算即可获得明文。与现有IBE方案的性能相比,该方案具有较少的加解密开销,适合于轻量级移动设备。     

多用户通信机制中支持隐私保护的属性基动态广播加密

云计算和物联网的快速发展使多用户信息共享机制备受关注,然而当用户将个人数据上传到云服务器与不同用户共享时,未经授权的用户和不可信的第三方云服务提供商会窥探这些隐私数据,对数据安全和用户隐私构成严重威胁。此外,多用户共享机制还存在访问控制不灵活、用户撤销和动态管理等问题。为了解决这些问题,文章结合属性基加密与广播加密技术提出一种动态广播加密机制。该方案在保证数据安全的同时,利用不经意传输协议,实现了接收者的匿名,保护了用户隐私。此外,该方案还支持新用户随时动态加入系统,且不影响原用户在系统中的解密能力,并实现了用户撤销和快速解密。性能分析表明,该方案较已有方案在安全性和效率方面有明显优势。     

区块链电子病历中基于密钥聚合的密文检索方案

为实现对多个电子病历文件的密文检索,提出一种基于密钥聚合的密文检索方案。当数据用户对多个文件进行搜索时,利用密钥聚合技术生成一个聚合陷门即可实现对多个文件的批量搜索。当数据用户检索得到医疗云服务返回的文件时,通过区块链中的智能合约技术完成检索数据的完整性和正确性验证。分析结果表明,该方案满足聚合密钥、陷门和关键字隐私安全需求,在数据加密阶段和关键字搜索阶段相比现有方案具有更高的检索效率。     

混合云环境下基于属性的密文策略加密方案

针对现有云存储的数据和访问控制的安全性不高,从而造成用户存储的敏感信息被盗取的现象,结合现有的基于密文策略属性加密（CP-ABE）方案和数据分割的思想,提出了一个基于混合云的高效数据隐私保护模型。首先根据用户数据的敏感程度将数据合理分割成不同敏感级别的数据块,将分割后的数据存储在不同的云平台上,再根据数据的安全级别,进行不同强度的加密技术进行数据加密。同时在敏感信息解密阶段采取“先匹配后解密”的方法,并对算法进行了优化,最后用户进行一个乘法运算解密得到明文。在公有云中对1 Gb数据进行对称加密,较单节点提高了效率一倍多。实验结果表明：该方案可以有效保护云存储用户的隐私数据,同时降低了系统的开销,提高了灵活性。     

云中可动态更新的属性基代理重加密方案

代理重加密是在保证重加密授权者私钥安全的前提下进行密文转换的操作,实现了云中数据的动态共享。而在基于属性的代理重加密方案中,其代理方可以在不泄露明文数据的前提下,将访问策略下的密文经过重加密转换为不同的访问策略下的密文,完成密态数据的安全外包计算。现有的属性代理重加密方案只是实现了密文策略的更新变换,存在着实用性低,计算量大等缺点。为了满足用户权限的动态更新,以及传统属性加密体制中用户离线后不能向他人提供解密能力的问题,本文提出了一种云中可动态更新的属性基代理重加密方案。通过在系统公开参数中加入用户集合信息并利用属性撤销技术,分别实现了用户集合与属性集合的动态更新,以保证用户权限的动态更新,并且该方案满足单向性、非交互性、非传递性、非转移性和可验证性等特点。此外,利用离线加密技术将加密操作分成两步实现,大量的辅助计算在离线阶段进行,降低了用户客户端在线加密的计算开销。同时,受理者可以对代理重加密密文进行验证操作,避免数据遭受第三方破坏。安全性方面,在标准模型和判定性q阶双线性Diffie-Hellman假设下,证明了本方案具有选择明文攻击下的密文不可区分性且可抵抗同谋攻击。最后,通过效率分析发现,本方案的在线加密阶段计算量较小且用户的密钥和密文存储开销低,具有良好的实用性。     

高效且可验证的多授权机构属性基加密方案

移动云计算对于移动应用程序来说是一种革命性的计算模式,其原理是把数据存储及计算能力从移动终端设备转移到资源丰富及计算能力强的云服务器.但是这种转移也引起了一些安全问题,例如,数据的安全存储、细粒度访问控制及用户的匿名性.虽然已有的多授权机构属性基加密云存储数据的访问控制方案,可以实现云存储数据的保密性及细粒度访问控制;但其在加密和解密阶段要花费很大的计算开销,不适合直接应用于电力资源有限的移动设备;另外,虽然可以通过外包解密的方式,减少解密计算的开销,但其通常是把解密外包给不完全可信的第三方,其并不能完全保证解密的正确性.针对以上挑战,本文提出了一种高效的可验证的多授权机构属性基加密方案,该方案不仅可以降低加密解密的计算开销,同时可以验证外包解密的正确性并且保护用户隐私.最后,安全分析和仿真实验表明了方案的安全性和高效性.     

同态公钥加密系统的图像可逆信息隐藏算法

同态加密技术在加密信息、对信息进行隐私保护的同时,还允许密文数据进行相应的算术运算(如云端可直接对同态加密后的企业经营数据进行统计分析),已成为云计算领域的一个研究热点.然而,由于云存在多种安全威胁,加密后信息的安全保护和完整性认证问题仍然突出.另外,信息在加密后丢失了很多特性,密文检索成为了云计算需要攻克的关键技术.为了实现对加密图像的有效管理及其安全保护,本文提出了一种基于同态加密系统的图像可逆信息隐藏算法.该算法首先在加密前根据密钥选择目标像素,并利用差分扩展DE(Difference Expansion)的方法将目标像素的各比特数据嵌入到其它像素中.然后,利用Paillier同态加密系统对图像进行加密得到密文图像.在加密域中,利用待嵌入信息组成伪像素,加密后替换目标像素,完成额外信息的嵌入.当拥有相应的密钥时,接收方可以分别在密文图像或明文图像中提取出已嵌入的信息.当图像解密后,通过提取出自嵌入目标像素的各比特数据来恢复原始图像.实验仿真结果表明,该算法能够在数据量保持不变的前提下完成同态加密域中额外信息的嵌入,信息嵌入快速高效,并可分别从加密域和明文域中提取出嵌入的信息.