云存储中隐私保护的线性同态加密方案

云存储数据具有访问方便、可靠性高及可测量等优势,然而也存在一些安全风险,如敏感数据泄露、未授权访问及数据完整性等。针对敏感数据泄露问题,本文提出了一基于整多项式环上差错学习（R-LWE）问题的有效线性同态加密方案（LHES）,该方案可对要上传云端的数据进行加密并以密文形式分布式存储,其安全性是基于R-LWE问题的困难性。分析表明,该方案在效率上较基于LWE的加法同态加密方案有很大改进,并且在标准模型下是选择明文攻击安全的。最后,给出了本文方案在云存储隐私保护中的应用架构。      

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.     

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。     

EPN：可证明安全的NTRU明文填充方案

NTRU是目前未被攻破的运行速度最快的公钥加密算法,但它的可证明安全问题尚未得到很好的解决.为NTRU设计了一个明文填充方案EPN,并在NTRU加密函数的单向性困难假设下,用Game-Hopping方法在随机预言机模型下证明了EPN在适应性选择密文攻击下的不可区分性.与现有的NTRU可证明安全明文填充方案NAEP相比,新方案在同样安全性条件下执行效率提高了约25%.     

密码学中的随机预言模型与标准模型

随机预言模型与标准模型是密码学可证明安全理论中非常重要的两类模型。在此对这两种模型进行了描述,并研究了运用它们证明密码方案或协议安全性时所采取的不同技术,包括随机预言模型在加密和数字签名方案中的应用研究,以及标准模型下可证明安全性理论在加密方案中的应用研究。此外对进一步研究方向进行了展望。     

基于NTRU的多密钥同态代理重加密方案及其应用

为了提高同态加密算法在多用户云计算场景下的实用性,构造了一个基于NTRU的多密钥同态代理重加密方案。首先利用密文扩张思想提出了一种新的NTRU型多密钥同态密文形式,并基于此设计了相应的同态运算和重线性化过程,从而形成一个支持分布式解密的NTRU型多密钥同态加密方案;然后借助于密钥交换思想设计了重加密密钥和重加密过程,将代理重加密功能集成到该NTRU型多密钥同态加密方案中。所提方案保留了多密钥同态加密和代理重加密的特性,而且在用户端的计算开销较低。将所提方案应用于联邦学习中的隐私保护问题并进行了实验,结果表明,所提方案基本不影响联邦训练的准确率,加解密、同态运算和重加密等过程的计算开销也可接受。     

非对称双线性对下的基于身份的加密方案

基于身份的加密是一种直接以用户的身份作为公钥的加密方案。自提出以来,利用双线性对实现基于身份的加密方案的案例已经有很多,但是这些方案大都是采用对称的双线性对,即要求作为映射输入的两个群相同。这无疑缩小了映射中所选取的椭圆曲线的范围,将在一种更一般的条件下,即在非对称双线性对下,基于判定性双线性Diffe-Hellman（BDHE）难解问题在标准模型下构造出一种新型的基于身份的加密方案,并证明其在标准模型下具有不可区分的选择身份的选择明文（IND-sID-CPA）安全性。     

WatersIBE方案的分析与改进

WaterSIBE方案是第一个在标准模型下可证明为完全安全的、基于身份的有效加密体制。丈中以直观启发的方式分析了Waters方案的安全性,这样的分析让人更能清楚地看到方案的安全性是如何与困难问题相联系的,为方案的安全性证明提供了坚实的基础。在不损失方案安全性的前提下,我们给出了方案改进的两个措施,第一个以幂指数运算代替方案中某项乘积运算,将这项运算的代价降为对数级,第二个避免了解密运算的求逆。     

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。     

格上基于盆景树模型的环签名

基于格上SIS(Short Integral Solution)问题的困难性假设,在盆景树模型下,利用盆景树签名构造了一个格上的环签名。环签名的安全性是基于格上SIS问题的困难性。方案实现了签名者身份的完全匿名性,在标准模型下(无随机预言机)证明环签名方案满足存在性不可伪造。     

Identity-based encryption with wildcards in the standard model

In this article, based on Chatterjee-Sarkar' hierarchical identity-based encryption (HIBE), a novel identity-based encryption with wildcards (WIBE) scheme is proposed and is proven secure in the standard model (without random oracle). The proposed scheme is proven to be secure assuming that the decisional Bilinear Diffie-Hellman (DBDH) problem is hard. Compared with the Wa-WIBE scheme that is secure in the standard model, our scheme has shorter common parameters and ciphertext length.     

NAEP加密体制中的潜信道

NAEP是对NTRU加密体制的改进,其安全性更高.潜信道是一种在密码协议中建立的秘密信道,而如何能封闭它是一个值得关注的问题.已有在公钥体制中建立潜信道和封闭它的强方法和弱方法,而文中发现可以在NAEP体制中建立这样的潜信道,即封闭该潜信道的方法既不是强方法也不是弱方法,而是介于两者之间的新方法,称为中度方法.     

An IND-CCA2 Secure Certificateless Hybrid Signcryption

This article proposes a hybrid certificateless signcryption scheme that is secure against adaptive chosen ciphertext adversary in the random oracle model. The scheme combines an asymmetric encryption which is one way against chosen plaintext attack and any One-Time secure symmetric encryption scheme, combined using Fujisaki–Okamoto transformation. Uncommon to many Fujisaki–Okamoto based constructions which ensure message integrity alone, this scheme provides entity authentication in addition. By the choice of a hash function that utilizes the advantage of sponge based construction, the scheme enables the user to incorporate any One-Time secure symmetric encryption by re-configuring the input/output parameters. Fujisaki–Okamoto transformation, which is currently a standard in hybrid constructions, guarantees the indistinguishability against adaptive chosen ciphertext attack. The provision for choosing symmetric encryption in the scheme enables it to be implemented in all sort of cryptographic requirements including those in wireless communication.

     

标准模型下KDM安全的对称加密方案

KDM(Key-Dependent Message)安全是考虑当加密的明文消息是所用加密方案私钥的函数时的安全问题。该文利用通用哈希函数(universal hash function),在标准模型下基于一种变形的剩余哈希引理(left-over hash lemma)构造出一个信息论KDM安全的无状态对称加密方案。该方案能够抵抗任意攻击者接近指数次边界的KDM加密询问攻击,并且攻击者询问的挑战函数可以是任意集合。最后通过合理选择参数,对比已有方案,证明该文所构造方案的安全性有所提高。     

一种安全的数字视频水印算法

水印技术已成为国际上的研究热点,视频水印大量应用于版权保护、隐含标识、信息认证和隐蔽通信等。文中主要研究一种安全的数字视频水印系统,该系统基于一种视频帧的水印算法,使用二值图像作为水印信息,采用每帧索引的方法,能够很好地抵抗针对视频水印的攻击。此外,该系统使用NTRU加密,既能利用公钥来检测视频是否是正版产品,又能在遭受公钥攻击后,使用私钥进行版权认证。     

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）.     

标准模型下安全的基于证书密钥封装方案

混合加密是将公钥加密与对称加密结合的一种加密技术.将密钥封装机制引入到基于证书加密方案中,提出了基于证书密钥封装机制的形式化定义及安全模型,构造了一个基于证书密钥封装方案.基于判定双线性Diffie-Hellman困难问题假定,在标准模型下证明提出的方案是自适应选择密文安全的.     

可公开验证的短密钥公钥加密方案

利用一个选择身份安全的基于身份加密方案(IBE)和2个目标抗碰撞散列函数,构造了一个可公开验证的公钥加密方案.在判定性BDHI假设的基础上,证明了新方案在标准模型下是适应性选择密文安全的.相比现有可公开验证的公钥加密方案,新方案的公私钥长度较短且与安全参数相互独立.