基于R-LWE的公钥加密方案

根据一个更紧凑的均匀性定理提出了一种改进的理想格上陷门生成方法;然后结合R-LWE加密算法和理想格上强不可伪造一次签名工具,在标准模型下设计了一个适应性选择密文攻击(CCA)安全的公钥加密方案。新方案可实现块加密,可支持公开的密文完整性验证,具有加解密速度快、密文扩展率低的优势,其安全性可以高效地归约为判定性R-LWE困难性假设。新方案是第一个完全基于理想格上困难问题构造的CCA安全公钥加密方案。     

标准模型下基于认证的混合加密算法

为了构建一个较公钥基础设施(PKI)要求更为简单的公钥密码系统,Gentry提出了基于认证的公钥加密方案.在基于认证的公钥加密方案中,第三方对认证申请者的公钥或身份进行签名,并将该签名作为认证发送给申请者,申请者保留认证作为解密时的部分私钥.接收方对密文解密需要同时拥有第三方对其公钥的认证和接收方公钥对应的私钥,因而基于认证的加密方案同时具备基于身份加密方案中公钥的可认证性和传统公钥加密方案中私钥的免撤销性.基于Gentry身份加密算法提出一种高效、短公钥的基于认证的混合加密算法,新算法能在标准(非随机预言机)模型下被证明抗适应性选择密文攻击.     

基于认证的高效公钥加密算法

 2003年,Gentry提出基于认证的公钥加密方案.在基于认证的公钥加密方案中,第三方对认证申请者的公钥和/或身份进行签名,并将签名作为认证发送给申请者,申请者保存该认证作为解密时的部分私钥.接收方对密文解密需要同时拥有第三方对其公钥和/或身份的认证和接收方公钥对应的私钥,因此基于认证的加密方案同时具备基于身份加密方案的公钥可认证性和传统公钥方案中的私钥免撤销性.本文提出一种高效、紧凑的基于认证的公钥混合加密算法,新算法能在非随机预言机模型下被证明满足选择密文攻击安全.     

基于Waters的ID加密的高效选择密文安全公钥密码体制

2004年的欧密会上,Canetti, Halevi和Katz提出了将Selective-ID安全的基于身份加密方案转化为选择密文安全(即, CCA安全)的公钥加密方案的方法。但由于该方法需要用到一次性签名,给所基于的方案增加了明显的通信和计算负载。该文由Waters提出的Adaptive-ID安全的基于身份加密(IDE)方案构造了一个新的CCA安全公钥加密方案。这里的身份由前两部分密文的hash值得到,密文合法性由双线性映射来验证。其效率比直接利用CHK的一般转化得到方案有明显提高。新方案的安全性在标准的决定性双线性Diffie-Hellman假设下被证明。     

标准模型下可证安全的通配符基于身份加密方案

针对通配符基于身份加密方案中安全归约不紧密以及运算量大的缺陷,利用双线性对和分级基于身份加密的思想提出标准模型下可证安全的通配符基于身份加密方案。新方案取得紧密的安全归约,同时加密算法不需要对运算,解密算法仅仅需要2个对运算。安全性分析表明,基于改进判定双线性Diffie-Hellman指数假设下,所提方案在适应性选择密文和通配符身份攻击下满足不可区分性。     

标准模型下可公开验证的匿名IBE方案的安全性分析

现有的可公开验证的匿名基于身份的加密（Identity-Based Encryption,IBE）机制声称解决了在静态困难性假设之上构造紧的选择密文安全的IBE机制的困难性问题.然而,本文发现,由于该机制的密文不具备防扩展性,使得任何敌手可基于已知的有效密文生成任意消息的合法加密密文,导致该机制无法满足其所声称的选择密文安全性.我们根据不同的密文相等判定条件分别提出两种方法对原始方案的安全性进行了分析,同时在分析基础上指出原始安全性证明过程中所存在的不足.     

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。     

支持离线/在线加密及可验证外包解密的CP-WABE方案

已有的支持在线/离线加密和外包解密的基于属性加密的方案可实现细粒度访问控制和数据保密性,但无法实现同一属性之间的层次关系的表达和数据防篡改,并且终端需要在离线加密之前确定用户的访问结构,每次加密都需重新生成中间密文.针对上述问题,本文提出了一种支持离线/在线加密及可验证外包解密的CP-WABE（Ciphertext-Policy Weighted Attribute-Based Encryption）方案.该方案通过权重集合来实现同一属性层次关系的灵活表达,可实现一次离线加密就产生不同访问结构的数据的中间密文,在线仅需要少量开销就可完成加密,同时对外包解密的正确性进行了验证.最后对方案进行了安全性和性能分析,实验仿真也表明了本文对比相关方案更具优势.     

SA-IBE:一种安全可追责的基于身份加密方案

基于身份加密(Identity-Based Encryption, IBE)方案中,用户公钥直接由用户身份得到,可以避免公钥基础设施(Public Key Infrastructure, PKI)系统的证书管理负担。但IBE存在密钥托管问题,即私钥生成器(Private Key Generator, PKG)能够解密用户密文或泄漏用户私钥,而现有解决方案一般需要安全信道传输私钥,且存在用户身份认证开销大或不能彻底解决密钥托管问题的缺陷。该文提出一种安全可追责的基于身份加密方案,即SA-IBE方案,用户原私钥由PKG颁发,然后由多个密钥隐私机构并行地加固私钥隐私,使得各机构无法获取用户私钥,也不能单独解密用户密文;设计了高效可追责的单点PKG认证方案;并采用遮蔽技术取消了传输私钥的安全信道。文中基于标准的Diffie-Hellman假设证明了SA-IBE方案的安全性、解决密钥托管问题的有效性以及身份认证的可追责性。     

支持策略隐藏且密文长度恒定的可搜索加密方案

属性加密体制是实现云存储中数据灵活访问控制的关键技术之一,但已有的属性加密方案存在密文存储开销过大和用户隐私泄露等问题,并且不能同时支持云端数据的公开审计.为了解决这些问题,该文提出一个新的可搜索属性加密方案,其安全性可归约到q-BDHE问题和CDH问题的困难性.该方案在支持关键词搜索的基础上,实现了密文长度恒定;引入策略隐藏思想,防止攻击者获取敏感信息,确保了用户的隐私性;通过数据公开审计机制,实现了云存储中数据的完整性验证.与已有的同类方案相比较,该方案有效地降低了数据的加密开销、关键词的搜索开销、密文的存储成本与解密开销,在云存储环境中具有较好的应用前景.     

标准模型下可公开验证的匿名IBE方案

利用弱困难性假设构造强安全的加密系统在基于身份的加密（ Identity-Based Encryption ,IBE）中具有重要的理论与实际意义。本文基于弱困难性的判定性双线性Diffie-Hellman假设,构造了一个对于选择明文攻击安全的匿名的身份加密方案,解决了利用弱困难性假设构造强安全的基于身份加密系统的问题,同时也解决了基于身份的加密系统的隐私保护问题。与现有的基于较强困难性假设的方案相比,新方案实现的条件更容易满足,可以公开验证而且效率更高。     

紧致优化DGHV全同态加密方案

DGHV方案是第一个基于整数的全同态加密方案,但该方案中同态操作导致密文尺寸成倍增长,必须通过同态解密算法,才能够将密文尺寸控制在一个多项式界~O（λ7）以内,而且同态解密算法的内部运算过程中,密文数据的尺寸仍在不断增加。这里给出一个紧致优化技术,控制同态乘和同态加操作中的密文,使得该方案的密文尺寸始终保持在~O（λ5）以内,消除了同态操作对密文尺寸的影响,并进一步分析了优化方案的同态运算能力。     

How to signcrypt a message to designated group

In an open network environment, the protection of group communication is a crucial problem. In this article, a novel broadcast group-oriented signcryption scheme is presented for group communication scenarios in distributed networks. Anyone in this scheme can signcrypt a message and distribute it to a designated group, and any member in the receiving group can unsigncrypt the ciphertext. The ciphertext and public key in the scheme are of constant size. In addition, this new scheme offers public verification of the ciphertext. This property is very important to the large-scale group communication since the gateway can filter the incorrect ciphertext and alleviate the receiver's workload. Finally, a proof in the random oracle model is given to show that the scheme is secure against chosen ciphertext attack and existential forgery.     

Secure data sharing scheme supporting efficient synchronous evolution for ciphertext and key

The static property of stored ciphertext in cloud increases the probability that an attacker can crack the ciphertext by obtaining a key,while ciphertext and key updates based on key distribution and re-encryption are excessively expensive.For this problem,a secure data sharing scheme supporting efficient synchronous evolution for ciphertext and key (CKSE-SDS) was proposed.By introducing cryptography accumulator in broadcast encryption,mimicry transformation factor could be constructed supporting time-hopping periodically and efficient synchronous evolution for ciphertext and key could be achieved based on dynamic segmentation and fusion of ciphertext and key,which reduced certainty in the process of encryption and key distribution and increased the difficulty for attackers exploiting security vulnerabilities to obtain key to crack ciphertext as well.Theoretical analysis and security proofs show that the proposed scheme can support secure and efficient data access as well as reduce the probability of a successful attack effectively for an attacker,which can also enhance the system’s active security defense capability.     

Shorter Quasi-Adaptive NIZK Proofs for Linear Subspaces

We define a novel notion of quasi-adaptive non-interactive zero-knowledge (NIZK) proofs for probability distributions on parameterized languages. It is quasi-adaptive in the sense that the common reference string (CRS) generator can generate the CRS depending on the language parameters. However, the simulation is required to be uniform, i.e., a single efficient simulator should work for the whole class of parameterized languages. For distributions on languages that are linear subspaces of vector spaces over bilinear groups, we give computationally sound quasi-adaptive NIZKs that are shorter and more efficient than Groth–Sahai NIZKs. For many cryptographic applications quasi-adaptive NIZKs suffice and our constructions can lead to significant efficiency improvements in the standard model. Our construction can be based on any k-linear assumption, and in particular under the eXternal Diffie Hellman (XDH) assumption our proofs are even competitive with Random Oracle-based \(\Sigma \)-protocol NIZK proofs. We also show that our system can be extended to include integer tags in the defining linear equations, where the tags are provided adaptively by the adversary. This leads to applicability of our system to many applications that use tags, e.g., applications using Cramer–Shoup projective hash proofs. Our techniques also lead to the shortest known (ciphertext) fully secure identity-based encryption scheme under standard static assumptions. Further, we also get a short publicly verifiable CCA2-secure IBE scheme.     

基于区块链的细粒度云数据安全存储与删除方案

在基于云计算的存储与删除服务中,由于外包数据所有权和管理分离,现有的逻辑删除机制使云上的数据很容易暴露给未经授权的用户,甚至云服务器可能未遵循用户要求删除相应数据。为此,该文提出一种细粒度的安全云端数据存储与删除方案。基于椭圆曲线构造了基于密文策略的属性基加密以实现外包数据细粒度访问控制,应用区块链实现可公开验证的安全数据删除。该文方案具有责任可追踪性以及两方删除与可验证性等特性。理论分析与实验结果表明该文方案具有较好的安全性和较高的性能,能够满足云数据共享与安全删除的需求。     

一种高效的可选择验证完整性和消息源的加密体制

该文改进了P．Paillier等提出的公钥加密体制．提高了体制的效率,并证明了改进后加密体制的安全性与原体制的安全性是等价的。在不增加密文长度的情况下,进一步把此体制改进成高效的加密+签名体制,如果消息的接收方认为有必要,可以随时验证明文消息的完整性和消息的确切来源。     

Hierarchical Identity‐Based Encryption with Constant‐Size Private Keys

The main challenge at present in constructing hierarchical identity‐based encryption (HIBE) is to solve the trade‐off between private‐key size and ciphertext size. At least one private‐key size or ciphertext size in the existing schemes must rely on the hierarchy depth. In this letter, a new hierarchical computing technique is introduced to HIBE. Unlike others, the proposed scheme, which consists of only two group elements, achieves constant‐size private keys. In addition, the ciphertext consists of just three group elements, regardless of the hierarchy depth. To the best of our knowledge, it is the first efficient scheme where both ciphertexts and private keys achieve O(1)‐size, which is the best trade‐off between private‐key size and ciphertext size at present. We also give the security proof in the selective‐identity model.