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.     

标准模型下可证安全的本地验证者撤销群签名方案

本地验证者撤销是一种有效的群成员撤销方法,该方法只需将撤销信息发给验证者而无需签名者的参与.目前大部分本地验证者撤销群签名方案都是在随机预言模型下证明方案的安全性,但是这种理想的预言机在现实世界中是不存在的,构造标准模型下可证安全的群签名方案仍是当前研究的热点课题.本文在Boyen- Waters群签名方案的基础上,提...     

标准模型下高效的基于口令认证密钥协商协议

基于口令的认证密钥协商协议是利用预先共享的口令协商安全性较高的密钥。现有的基于口令认证密钥协商协议大多需要较大的计算量,或者只在随机预言模型下证明了协议的安全性。该文提出了新的标准模型下基于口令密钥协商协议,协议只需要一个生成元。 与其它标准模型下的协议相比,新协议不需要CPA或CCA2安全的加密方案,因而具有计算复杂度低和协议描述简单的特点。相对于殷胤等人在标准模型下可证安全的加密密钥协商协议一文中提出的协议,新协议将指数运算降低了64%。最后,基于DDH假设,在标准模型下证明了协议的安全性。     

标准模型下可托管的基于身份认证密钥协商

现有会话密钥可托管的ID-AKA(IDentity-based Authenticated Key Agreement)协议要么存在已知安全缺陷,要么是在随机预言模型下可证明安全.基于Boneh等人定义的安全陷门函数,提出一种会话密钥可托管的ID-AKA协议.在ID-BJM模型基础上,扩展定义了ID-AKA协议分析的标准安全模型.扩展模型将安全游戏划分为两个阶段,去除了随机预言机,能完备地模拟不同类型敌手的行为.在扩展模型下,新协议的安全性被规约为多项式时间敌手求解判定性BDH(Bilinear Diffie-Hellman)难题和判定性BDHI(Bilinear Diffie-Hellman Inversion)难题,具有可证明安全性.     

标准模型下安全的无证书签名方案

随机预言模型下的证明能够为无证书签名方案提供基本的安全保证,但随机预言机的实现方式可能会导致方案不安全。一些标准模型下的方案在提出后被证明无法抵抗公钥替换攻击。为了解决这一问题,构造了一个标准模型下安全的无证书签名方案,基于NGBDH和Many-DH困难问题,证明所提出的方案对自适应选择消息攻击是存在性不可伪造的。此外,提出的方案具有计算代价和通信代价较低、能够抵抗密钥替换攻击等优点。     

基于R-LWE问题的新型NTRU加密方案

针对NTRU加密方案没有安全性证明的缺点,基于环上差错学习(R-LWE)问题给出了一个在标准模型下可证明安全的NTRU加密方案。新方案首先对NTRU的环结构进行适当的修改,然后通过格上高斯抽样算法生成密钥对,最后基于R-LWE问题对加密过程进行了改进,改进后的NTRU加密方案实现了在标准模型下语义不可区分的选择明文攻击安全性。     

对一个基于身份签密方案的分析与改

基于身份的签密方案计算开销小,密钥管理简单,适用于保证信息的保密性和认证性。Zhang等提出了一个高效的基于身份签密方案,并在随机预言模型下证明了该方案的安全性。通过分析发现Zhang等的签密方案存在缺陷,针对缺陷提出了相应的改进方案,并且基于随机预言模型证明了新方案的安全性。理论分析和实验仿真证明,所提方案计算复杂度低,适合于实际应用。     

一个高效的选择密文安全的分类代理重加密方案

分类代理重加密通过密码学手段为密文委托与分发提供了高效便捷的解决方案,同时使密文拥有者有能力实施更细粒度的委托控制.本文提出了一种新的分类代理重加密方案,方案在随机预言模型下可证明选择密文安全,相对于现有采用双线性对构造的分类代理重加密方案,我们的无双线性对方案拥有更好的效率,并具备主密钥安全性.     

标准模型下前向安全公钥加密方案的新构造

针对已有的可证安全的前向安全公钥加密方案仅满足较弱的选择明文安全性,难以满足实际应用的安全需求这一问题,提出了一个新的前向安全公钥加密方案,基于判定性截断q-ABDHE问题的困难性,该方案在标准模型下被证明满足选择密文安全性。在该方案中,解密算法的计算代价和密文的长度独立于系统时间周期总数。对比分析表明,该方案的整体性能优于已有的前向安全公钥加密方案。     

并发安全的紧凑多重息票方案

已有多重息票方案的弱点是缺乏支持用户根据需要选择最大兑换数量的高效协议.另一个缺陷是并不满足并发安全性.为了克服这些困难,提出两个并发安全的改进方案.第一个方案是利用关于两个被承诺值的知识证明和2轮并发零知识论证的Sigma协议编译器对底层的Blanton方案进行扩展得到的.第二个方案(即前一个方案的增强版本)利用直线提取技术实现了更为高效的安全性归约过程,并借助基于同态加密的非交互零知识论证避免了对随机预言机的使用.与其他的强不可分割的方案相比,第一个方案具有更高的通信效率,且第二个方案的安全性并不依赖于随机预言模型.     

OAEP Reconsidered

The OAEP encryption scheme was introduced by Bellare and Rogaway at Eurocrypt '94. It converts any trapdoor permutation scheme into a public key encryption scheme. OAEP is widely believed to provide resistance against adaptive chosen ciphertext attack. The main justification for this belief is a supposed proof of security in the random oracle model, assuming the underlying trapdoor permutation scheme is one way. This paper shows conclusively that this justification is invalid. First, it observes that there appears to be a non-trivial gap in the OAEP security proof. Second, it proves that this gap cannot be filled, in the sense that there can be no standard ``black box' security reduction for OAEP. This is done by proving that there exists an oracle relative to which the general OAEP scheme is insecure. The paper also presents a new scheme OAEP+ , along with a complete proof of security in the random oracle model. OAEP+ is essentially just as efficient as OAEP. It should be stressed that these results do not imply that a particular instantiation of OAEP, such as RSA-OAEP, is insecure. They simply undermine the original justification for its security. In fact, it turns out—essentially by accident, rather than by design—that RSA-OAEP is secure in the random oracle model; however, this fact relies on special algebraic properties of the RSA function, and not on the security of the general OAEP scheme.     

A Forward-Secure Public-Key Encryption Scheme

Cryptographic computations are often carried out on insecure devices for which the threat of key exposure represents a serious concern. Forward security allows one to mitigate the damage caused by exposure of secret keys. In a forward-secure scheme, secret keys are updated at regular periods of time; exposure of the secret key corresponding to a given time period does not enable an adversary to "break" the scheme (in the appropriate sense) for any prior time period. We present the first constructions of (non-interactive) forward-secure public-key encryption schemes. Our main construction achieves security against chosen-plaintext attacks in the standard model, and all parameters of the scheme are poly-logarithmic in the total number of time periods. Some variants and extensions of this scheme are also given. We also introduce the notion of binary tree encryption and construct a binary tree encryption scheme in the standard model. Our construction implies the first hierarchical identity-based encryption scheme in the standard model. (The notion of security we achieve, however, is slightly weaker than that achieved by some previous constructions in the random oracle model.)     

标准模型下抗CPA与抗CCA2的RSA型加密方案

RSA型加密系统（RSA加密系统及其改进系统的统称）至今仍然被广泛应用于许多注重电子数据安全的电子商务系统中.然而对现有的RSA型加密方案分析发现：（1）只有在随机谕言机模型下抗CCA2攻击的RSA型加密方案,还没有在标准模型下实现IND-CCA2安全的RSA型概率加密方案;（2）没有在标准模型下实现抗CPA且保持乘法同态性的RSA型同态加密方案,而同态性是实现安全多方计算和云计算安全服务的重要性质之一;（3）在实现密文不可区分方面,这些方案除HD-RSA外都是通过一个带hash的Feistel网络引入随机因子的,从而导致这些方案只能在随机谕言机模型下实现IND-CCA2安全.针对以上问题,本文在RSA加密系统的基础上,通过增加少量的有限域上的模指数运算,设计了一个标准模型下具有IND-CPA安全的RSA型概率同态加密方案和一个具有IND-CCA2安全的RSA型概率加密方案.这两个方案在实现密文不可区分时,都不再通过明文填充引入随机因子.此外,本文还提出一个RSA问题的变形问题（称作RSA判定性问题）.     

基于NTRU的全同态加密方案

本文提出一种基于公钥密码体制（Number Theory Research Unit,NTRU）选择明文攻击（Chosen Plaintext Attack,CPA）可证明安全的全同态加密方案.首先,对NTRU的密钥生成算法进行改进,通过格上的高斯抽象算法生成密钥对,避免了有效的格攻击,同时,没有改变密钥的分布.然后,基于改进的NTRU加密算法,利用Flattening技术,构造了一个全同态加密体制,并在标准模型下证明方案是选择明文攻击不可区分性IND-CPA安全的.     

标准模型下一种新的基于身份的分级加密方案

该文给出了一种新的基于身份的分级加密方案,在标准模型下,证明了该方案是推广selective-ID安全的。在判定BDHI假设下,该方案可以抗选择明文攻击(CPA)。另外,作为文中方案的推广应用,基于Waters方案及其变形方案,提出了一种标准模型下基于身份的分级签名方案。在DHI假设下,该方案被证明对适应性选择消息攻击是存在性不可伪造的。     

利用容错学习问题构造基于身份的全同态加密体制简

基于容错学习问题构造的一类全同态加密体制在云计算安全领域具有重要的潜在应用价值,但同时普遍存在着公钥尺寸较大的缺陷,严重影响其身份认证与密钥管理的效率。将基于身份加密的思想与基于容错学习问题的全同态加密相结合,提出一种基于身份的全同态加密体制,能够有效克服公钥尺寸对于全同态加密应用效率的影响。在随机喻示模型下,体制的安全性归约到容错学习问题难解性和陷门单向函数单向性,并包含严格的安全性证明。     

一个动态门限的基于属性签密方案

签密能同时实现加密与签名,并且代价小于传统的先签名再加密。该文在Li等人(2010)签名方案的基础上提出了一个动态门限的基于属性签密方案,除具有一般签密方案的保密性和认证性外,还同时具有签密者属性隐私安全性和多接收者特性。在随机预言机模型下,利用判定双线性Diffie-Hellman (DBDH)问题和计算Diffie- Hellman (CDH)问题的困难性,证明了该方案满足在适应性选择密文攻击下的不可区分性及适应性选择消息下的不可伪造性。     

无证书体制下的多接收者签密密钥封装机制

无证书签密密钥封装机制(CLSC-KEM)与数据封装机制共同构成无证书混合签密方案。该文提出一个新的概念:无证书体制下的多接收者签密密钥封装机制(mCLSC-KEM)。给出了mCLSC-KEM的定义以及安全模型,并构造了一个具体的方案。该方案比一般性构造(对每个接收者分别运行CLSC-KEM)高效很多,其密钥封装仅需计算1个双线性对,且对应的数据封装仅需运行1次对称加密,而一般性构造需计算n个双线性对和n次数据封装(设n个接收者)。在随机预言模型下,基于Gap双线性Diffie-Hellman问题,该文的方案是可证明安全的。     

Provable data possession scheme with authentication

To satisfy the requirements of identity authentication and data possession proven in the cloud application scenarios,a provable data possession scheme with authentication was proposed.Based on data tag signature and randomness reusing,the proposed scheme could accomplish several issues with three interactions,including the possession proof of cloud data,the mutual authentication between user and cloud computing server,the session key agreement and confirmation.Compared to the simple combination of authentication key agreement and provable data possession schemes,the proposed scheme has less computation and interactions,and better provable securities.In the random oracle model,the security proof of the proposed scheme is given under the computational Diffie-Hellman assumption.