云计算多授权中心CP-ABE代理重加密方案

代理重加密技术可使代理在不知道明文的条件下实现密文访问策略转换,这使代理重加密成为用户之间进行数据分享的重要技术。然而,代理重加密方案大多数是在单授权中心下构建的,存在授权机构权限大、易出现性能瓶颈和用户的计算开销大等问题。同时,大多数方案不满足代理重加密应具备的5个基本特性：单向性、可控性、非交互性、可重复性与可验证性。为解决以上问题,提出支持重复可控特性的云计算多授权中心CP-ABE（ciphertext-policy attribute-based encryption）代理重加密方案。在密文策略属性加密方案的基础上,引入代理加密和代理解密服务器从而减小用户客户端的计算开销,设置多个属性授权中心来分散中央机构权限。对代理重加密技术进行改进：在重加密密钥中设置随机因子和密文子项来实现单向性和可控性;设置的重加密密钥由客户端独立生成,不需要其他服务器参与,可实现非交互性,即可在数据拥有者为不在线状态时也可以进行数据分享;在初始密文中设置密文子项,对其多次加密即可实现重复性;在初始密文中设置验证子项,用户可验证外包以及重加密结果正确与否。通过与其他方案对比发现,所提方案的用户客户端计算开销较小,用户只需进行常数次的指数运算即可对原始密文解密,且安全性分析表明,所提方案基于q-parallel BDHE假设,在标准模型下可抵抗选择密文攻击。     

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。     

基于密文策略属性基加密的多授权中心访问控制方案

针对单授权中心方案通信和计算开销较大的问题,该文提出一种基于密文策略属性基加密（Ciphertext-Policy Attribute-based Encryption,CP-ABE）的多授权中心访问控制方案。该方案引入属性管理器对用户属性进行分组,多个授权中心共同生成密钥,同时将部分解密交给云服务器进行。该方案减少了授权中心间的通信消耗和用户解密的资源消耗,同时通过安全性证明及与现有方案进行对比证明该方案安全高效。     

智慧健康中基于属性的访问控制方案

针对智慧健康（S-health）中个人健康档案（PHR）的隐私保护问题,提出了一种外包解密可验证并可代理的基于属性的访问控制方案。首先,利用密文策略属性基加密（CP-ABE）方法,实现PHR的细粒度访问控制;其次,通过将复杂的解密计算外包至云服务器,并利用授权机构来验证云服务器返回的部分解密密文（PDC）的正确性;然后,基于代理方法,受限用户可将外包解密及验证委托给第三方用户执行而不泄露隐私;最后,在标准模型下证明了方案的自适应安全性。理论分析结果表明,用户端解密仅需执行一次指数运算,该方案具有较强的安全性与实用性。     

基于CP-ABE和XACML多权限安全云存储访问控制方案

为了保护云存储系统中用户数据的机密性和用户隐私,提出了一种基于属性加密结合XACML框架的多权限安全云存储访问控制方案。通过CP-ABE加密来保证用户数据的机密性,通过XACML框架实现基于属性细粒度访问控制。云存储系统中的用户数据通过对称加密机制进行加密,对称密钥采用CP-ABE加密。仿真实验表明,该方案是高效灵活并且安全的。安全性分析表明,该方案能够抵抗共谋攻击,具有数据机密性以及后向前向保密性。     

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.     

基于多授权中心的CP-ABE属性撤销方案

直接将密文属性基加密（CP-ABE）运用于云环境中，将造成云访问控制的安全和计算开销问题。为此，提出一种支持多授权中心的属性撤销方案（RMCP-ABE），通过采用逻辑二叉树和每属性代理重加密等方法，保证了属性撤销过程中的安全性，属性撤销的即时性、灵活性和细粒度，降低了数据属主的计算开销。方案引入了多授权中心模型，避免授权中心被攻破或者合谋的威胁，并提高了运行效率。安全性和实验分析表明，该算法安全性与传统CP-ABE算法一致，同时与其他属性撤销方案相比开销更低。     

面向云数据库的属性基加密和查询转换中间件

针对云数据库租户隐私数据的加密和查询问题,提出并实现了一种面向云数据库的属性基加密（ABE）和查询转换服务中间件。首先,服务中间件的加解密部件对租户的对称密钥进行属性基加密,生成密文并保存;其次,服务中间件的查询转换部件对查询语句进行转换,使其可在加密后的数据库上正确执行;最后,租户的隐私数据经过对称加密后保存到云数据库。实验结果表明,与未加密数据库的数据写入和查询时间相比,加密数据库的写入时间与其相当,按照查询语句的复杂程度,查询时长增加10%~150%不等。理论分析表明,所采用的代理解密方案是安全的,与传统的基于密钥策略的属性基加密（CP-ABE）方案相比,代理解密方案在时间复杂度上更具优势。     

云存储环境下基于时释性加密的CP-ABE方案

云存储是未来存储业务的发展方向,数据安全是云存储客户的首要关切.密文策略属性加密(CP-ABE)算法允许数据拥有者将访问策略嵌入密文中,并结合数据访问者的密钥实施访问控制,特别适合云存储环境,但CP-ABE不支持与时间相关的访问控制.本文提出基于时释性加密的CP-ABE方案,通过在CP-ABE中融入时释性加密(TRE)机制来实现带有时间控制的密文共享,允许数据拥有者基于用户属性和访问时间制定更加灵活的访问策略.论文通过安全分析表明,该方案能够抵抗来自用户、云存储平台和授权机构的非法访问、非法用户的串谋攻击以及选择明文攻击.     

支持带权属性撤销的密文策略属性基加密方案

针对目前大部分密文策略属性基加密（CP-ABE）方案都不支持属性的多状态表示,加密、解密阶段计算开销庞大的问题,提出一种支持带权属性撤销的CP-ABE方案（CPABEWAR）。一方面,通过引入带权属性的概念,增强了属性的表达能力;另一方面,为了降低计算开销,在保证数据安全的情况下将部分计算过程外包给云服务提供商（CSP）。分析结果表明,所提方案基于判定双线性DH （DBDH）假设是选择明文安全的（CPS）。所提方案以增加少量存储空间为代价简化了访问树结构,提高了系统效率和访问控制的灵活性,适合计算能力受限的云用户。     

基于属性的BGN型密文解密外包方案

云计算的安全问题是制约其发展的关键瓶颈,其中对云计算结果的访问控制是当前研究的一个热点。在经典的类同态BGN方案基础上,结合CP-ABE（Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption）型密文解密外包设计,构造了基于属性的BGN型密文解密外包方案,部分密文的解密被外包到云上进行,减小了用户的存储开销与计算开销,并且只有用户属性满足访问策略时,才会得到正确的解密结果。与现有的基于属性的外包方案相比,新方案能对密文进行任意次加法同态和一次乘法同态操作。最后,分析了方案的安全性。所提方案在子群判定问题假设下达到语义安全,在随机预言机模型下满足属性安全。     

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.     

支持属性撤销的可验证外包的多授权属性加密方案

针对云存储中基于多授权属性加密（MA-ABE）访问控制方案存在数据使用者解密开销大,同时缺乏有效属性撤销的问题,提出了一种支持属性撤销的可验证外包的多授权属性加密方案。首先,利用可验证外包技术,降低数据使用者的解密开销,同时验证数据的完整性。然后,利用双线性映射保护访问策略,防止数据拥有者身份泄露。最后,利用每个属性的版本密钥实现立即的属性撤销。安全性分析表明所提方案在标准模型中判定性的q双线性Diffie-Hellman指数假设下是安全的,同时满足了前向安全性和抗合谋攻击。性能分析表明所提方案在功能性和计算开销两方面都具有较好的优势,因此所提方案更适用于云存储下多授权属性加密环境。     

基于隐藏访问策略属性基的能源互联网数据保护

能源互联网中不同安全域中实体的通信数据包含敏感信息,基于密文策略属性基加密CPABE方案可实现细粒度的保护,但传统CP-ABE解密复杂度高,属性撤销需要对整个密文进行全部更新,以及访问策略易泄露隐私信息,导致其在能源互联网中应用受限。围绕着能源互联网云存储数据共享安全,设计基于隐藏访问策略的能源互联网数据保护方案,访问策略支持任意门限或者布尔表达式,将访问策略中的属性模糊化以实现策略的隐藏,引入解密代理将高复杂度的属性基解密过程的主要部分外包到服务端,减少了接收端的解密开销,在属性撤销过程中仅需要属性认证中心和解密代理参与,降低了属性撤销的难度。实验对比分析结果表明,本文方案的解密性能有较大的提升。     

基于CP-ABE的隐藏属性外包解密访问控制

传统的属性基加密方案中数据拥有者将访问结构和密文保存在一起,于是用户收到密文消息的同时也收到了访问结构,但访问结构本身就可能包含数据拥有者的隐私信息。本文提出一种基于密文策略属性基加密(Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption, CP-ABE)的隐藏属性外包解密访问控制方案。该方案既能隐藏数据拥有者制定的访问控制策略中的属性,同时将计算密集型解密操作交给代理服务器完成,又能保证未经授权的属性授权中心或代理服务器不能独自解密共享的加密数据。     

A Secure Scheme for Storage,Retrieval, and Sharing of Digital Documents in Cloud Computing Using Attribute-Based Encryption on Mobile Devices

ABSTRACT

This work describes the analysis, design, and implementation of a secure scheme for storage, retrieval, and fine-grained sharing of digital documents in cloud computing using mobile devices. Confidentiality of digital documents stored in public clouds from a mobile device is achieved by implementing the digital envelope concept. Data are encrypted using AES, and the session key is encrypted using ciphertext-policy attribute based encryption (CP-ABE). CP-ABE also provides access control mechanisms at a fine-grain level, allowing the decryption of the AES key only to those users having the correct set of attributes. The encryption and decryption processes are carried out in a mobile device that interacts with a cloud provider, a trust server, and a key server. For practical implementation of CP-ABE, the Tate pairing was used on elliptic curves type A and F over prime fields, using affine and projective coordinates for the security levels 80, 112, and 128 bits. After evaluating the proposed system for different CP-ABE implementation options, it was observed that the elliptic curves type A allow execution times 18 times faster compared with the use of elliptic curves type F, achieving processing times that ensures the deployment of the proposed secure scheme.     

区块链中可验证外包解密的匿名属性加密方案

属性加密是云计算环境下实现数据机密性和细粒度访问控制的关键技术。然而,一般的属性加密方案中存在访问策略敏感信息泄露、解密成本高、属性授权机构权力过大等问题。为了解决上述问题,提出一种基于区块链的可验证外包解密的匿名属性加密方案。该方案使用策略隐藏保护敏感属性信息,通过两方共同生成完整属性密钥,在解密前进行属性匹配操作。利用区块链不可篡改性存储验证参数存储对第三方外包解密结果进行正确性验证,并使用区块链生成、存储属性证书。在随机谕言模型下证明了选择性密文策略和选择明文攻击的安全性,并与其他方案进行功能、通信开销对比,使用PBC Go密码学库对方案进行仿真,仿真结果表明该方案可以有效地减少用户解密开销。