前向安全的格上基于身份签密方案

针对目前基于格的签密方案尚不能满足前向安全性,提出一个具有前向安全的基于身份的签密方案。首先,该方案利用格基授权算法对用户和发送者的公私钥对进行更新;其次,结合基于格上错误学习问题的原像采样算法进行用户签名,并利用包含签名信息的哈希值对消息进行加密。在随机预言机模型下,证明该方案是适应性选择身份和选择密文攻击安全（IND-sID-CCA2）和强不可伪造选择消息攻击安全（sUF-CMA）的,同时证明了该方案具有前向安全性。相对于基于配对的签密方案,所提方案在计算速度和密文扩展率的优势都较为明显。     

一种理想格上的身份类广播加密方案

针对现有格基广播加密方案效率较低,密文扩展率较高的缺陷,首先利用改进的理想格上陷门产生算法和盆景树模型,生成广播用户的私钥。在此基础上,为保证消息的合法性,加入一次签名算法,基于环上错误学习问题(R-LWE)提出了一个可证明安全的身份类广播加密方案。最后,在标准模型下证明方案是选择密文攻击下语义不可区分安全,且安全性可以高效地归约到判定性R-LWE困难性假设。分析表明,该方案具有加解密速度快、密文扩展率低且能够有效地实现用户端的动态扩展功能的优势。     

基于格的多授权密文属性加密方案

在综合分析现有基于密文策略属性加密方案的基础上,针对现有密文策略属性加密方案中单授权中心负担过重,以及基于传统BDH(bilinear Diffie-Hellman)困难假设的属性加密方案不能抵抗量子攻击的问题,结合格理论构造一个新的多授权中心密文属性基加密方案。该方案可实现多授权中心对用户属性的分散管理,方案使用格上的抽样算法为用户生成密钥,采用线性秘密共享方案来实现属性访问控制策略,支持“与、或与门限”运算。矩阵形式可以支持格上的并行算法,算法的效率更高,安全性证明规约至判定性带误差学习问题的难解性,安全性更满足云环境的要求。     

一种基于SM9的可撤销标识广播加密方案北大核心CSCD

文章提出一种基于国密标识算法SM9的可撤销标识广播加密方案。该方案在SM9标识广播加密方案的基础上,结合可撤销广播加密方案,利用二叉树对用户进行权限管理,实现授权用户的撤销和加入。密钥生成中心利用二叉树为未被撤销的用户更新密钥,用户只能通过该密钥获得相应的会话密钥,从而解密广播密文并获得数据。文章在随机预言模型下证明了该方案满足选择明文攻击下的不可区分性。效率分析表明,该方案效率较高,具有较好的实用性。     

一种基于多线性映射的身份类广播加密方案*

利用多线性映射具有随机化编码的特点来构造密码方案是近几年研究的热点之一。本文针对Delerablee在随机预言机模型下提出的动态广播加密方案中选择明文攻击安全性问题,提出了标准模型下具有选择密文攻击安全的基于身份广播加密。首先建立多线性映射改进了私钥提取算法;然后在方案中加入消息验证码机制;最后,在标准模型下证明了该方案是不可区分静态选择密文攻击安全(indistinguishable-static ID-chosen ciphertext attack ,IND-sID-CCA)。分析表明,本文提出的方案保留了动态特性并提高了安全性。     

基于SM9的匿名广播加密方案

广播加密允许数据拥有者通过不安全的公开信道将数据安全地发送给一组指定的用户, 只有组内用户（授权用户）利用自身私钥才能正确解密密文, 恢复出明文数据, 不在组内的用户（非授权用户）即使合谋也无法获取数据内容。标识加密是一种非对称加密体制, 可利用能够唯一标识用户身份的任意字符串作为用户的公钥, 消除了传统公钥体制中用于绑定用户公钥的证书。匿名标识广播加密不仅能充分继承标识加密的优点实现多用户数据的安全共享, 而且能有效保护接收者的身份信息。本文以国产商用标识密码算法SM9为基础, 采用多项式技术构造了首个基于SM9的匿名广播加密方案。方案具有与SM9加密算法相同的私钥生成算法, 用户私钥由一个群元素组成。方案的密文由(n+3)个元素组成, 与接收者数量(n)线性相关, 解密仅包含一次双线性对计算。基于q类型的GDDHE困难假设, 在随机谕言器模型中证明方案在静态选择明文攻击下具有不可区分的安全性且满足接收者匿名性。比较分析表明本文方案的计算开销和通信代价与现有高效匿名标识广播加密方案是可比的。最后, 对方案进行编程实验, 在相同安全级别下, 本文方案对比其他方案具有较优的密文长度, 实验结果表明本文方案是可行的。     

基于访问树的策略隐藏文件层次属性加密方案

针对具有多级层次特点的文件,提出一种高效的多机构授权的策略隐藏的属性加密方案。采用分层级的树形结构实现文件的加密,可有效抵抗合谋攻击,同时在标准假设下证明了方案的安全性。在该方案中,用户私钥由中央授权机构和多个属性授权机构共同生成,可防止私钥泄露带来的危害影响;采用分层级的树形结构加密既节省了密文存储空间又减少了加密的时间成本。该方案在文件数目较多的情况下,在加解密方面具有很高的效率。     

格上基于身份的广播加密方案

针对Wang等(WANG J, BI J. Lattice-based identity-based broadcast encryption. https://eprint.iacr.org/2010/288.pdf.)在随机预言机下提出的格基广播加密方案安全性较低且实用性较差的问题,利用盆景树扩展控制算法和一次签名算法构造了一个标准模型下基于格上错误学习(LWE)问题的身份基广播加密方案。首先利用一个编码函数替换随机预言机,将方案置于标准模型下;然后运行盆景树扩展控制算法生成用户的私钥和广播公钥;最后在加密阶段加入一次签名算法,提高方案的安全性。分析表明,相对于已有同类方案,新方案安全性较高达到了适应性攻击下选择密文安全(IND-ID-CCA)且方案具有动态扩展特性,能够通过用户身份矩阵的伸缩来实现用户的添加或删除,因此实用性较强。     

一种基于身份和密钥封装机制的加密方案

提出一个基于身份和密钥封装机制的加密方案,采用对称加密技术实现信息的高效加密解密,利用基于身份的密码算法传递对称密钥。该方案扩展了标准模型下可证明安全的选择密文攻击的加密方案,其安全性规约为判定性Diffie-Hellman假设。分析结果表明,该方案对抵抗自适应选择密文攻击是不可区分的。     

一种基于属性的固定密文长度广播加密方案*

针对目前基于属性的广播加密方案存在密文较长、加解密时计算花销较大等问题,提出了一种高效的密文策略的基于属性的广播加密方案。该方案基于椭圆曲线加密算法,采用动态门限访问结构,加密方可根据需要动态调整门限值。该方案仅当用户的身份信息包含在广播的授权用户集合中并且用户的属性包含在访问结构中时,解密方方可通过双线性配对运算进行密文解密。方案的密文长度及加解密双线性对运算次数固定,计算效率高并且通信开销小。仿真结果验证了方案的有效性。方案安全性是建立在q-BDHE假设之上,在标准模型下可证CPA安全。     

一个适应性安全的支持用户私钥撤销的KP-ABE方案

用户私钥撤销是基于属性的加密(Attribute Based Encryption,ABE)方案在实际应用中所必需解决的问题.现有的支持用户私钥撤销的ABE方案通过引入用户身份的概念,以撤销用户身份的方式实现了对用户私钥的撤销,但其安全性只能达到选择性安全.本文借鉴已有方案的思想,通过将Lewko等人提出的适应性安全ABE方案与Leyou Zhang提出的适应性安全基于身份的组播加密方案相结合,利用双系统加密技术,在合数阶双线性群上实现了一个适应性安全的支持对用户私钥进行撤销的KP-ABE方案.     

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SM9的CCA安全广播加密方案

选择密文安全模型能有效刻画主动攻击,更接近现实环境.现有抵抗选择密文攻击的密码算法以国外算法为主,缺乏我国自主设计且能抵抗选择密文攻击的密码算法.虽然实现选择密文安全存在通用转化方法,代价是同时增加计算开销和通信开销.基于国密SM9标识加密算法,提出一种具有选择密文安全的标识广播加密方案.方案的设计继承了SM9标识加密算法结构,用户密钥和密文的大小都是固定的,其中用户密钥由一个群元素组成,密文由3个元素组成,与实际参与加密的接收者数量无关.借助随机谕言器,基于GDDHE困难问题可证明方案满足CCA安全.加密算法的设计引入虚设标识,通过该标识可成功回复密文解密询问,实现CCA的安全性.分析表明,所提方案与现有高效标识广播加密方案在计算效率和存储效率上相当.     

密钥弹性泄漏安全的通配模板层次委托加密机制

传统的密码方案假定密钥对可能的攻击者来说是完全隐藏的(只有算法是公开的),敌手无法获得有关密钥的任何信息.但在实际系统中,攻击者可在噪声信道或由侧信道攻击获得有关密钥的部分信息.密钥弹性泄漏安全的加密方案通过改进密码算法达到在密钥存在可能部分泄漏情况下的语义安全性.设计了一个抗密钥弹性泄漏的可委托层次模板加密方案.在该方案中,用户身份关联到含有通配符的身份模板,并可以实现再次密钥委托.该方案是抗泄漏的层次身份加密方案(hierarchical identity-based encryption,简称HIBE)和隐藏向量加密方案(hidden vector encryption,简称HVE)的一般扩展,可有效地抵抗密钥弹性泄漏,并达到自适应语义安全性.同时给出该方案的安全性证明和系统抗泄漏性能,分析显示,该方案具有较好的密钥泄漏容忍性.     

基于Niederreiter编码的混合加密方案的改进

基于编码的密码方案具有抗量子的特性和较快的加解密速度,是当今抗量子密码方案的备用方案之一。现有基于编码的混合加密方案已经达到选择密文攻击不可区分（IND-CCA）安全,其缺点是加密收发双方共享秘密密钥的公钥尺寸较大。针对基于Niederreiter编码的混合加密方案公钥尺寸大的的问题,首先对Niederreiter编码方案的私钥进行随机拆分,然后对Niederreiter编码方案的明文进行随机拆分,最后对Niederreiter编码方案的加解密过程进行了改进。经过分析得出,改进方案的公钥尺寸小于Maurich方案的公钥尺寸,在80比特的安全级下,改进方案的公钥从原方案的4801比特降低到240比特;在128比特的安全级下,改进方案的公钥从原方案的9857比特降低到384比特。虽然改进后的方案比原方案过程复杂,但其存储代价和计算代价变小,方案的实用性增强。     

用户和属性授权机构可追责的在线/离线属性基加密方案

属性基加密作为一种一对多的加密机制,能够为云存储提供良好的安全性和细粒度访问控制。但在密文策略属性基加密中,一个解密私钥可能会对应多个用户,因此用户可能会非法共享其私钥以获取不当利益,半可信的属性授权机构亦可能会给非法用户颁发解密私钥。此外,加密消息所产生的指数运算随着访问策略复杂性的增加而增长,其产生的计算开销给通过移动设备进行加密的用户造成了重大挑战。对此,文中提出了一种支持大属性域的用户和属性授权机构可追责的在线/离线密文策略属性基加密方案。该方案是基于素数阶双线性群构造的,通过将用户的身份信息嵌入该用户的私钥中实现可追责性,利用在线/离线加密技术将大部分的加密开销转移至离线阶段。最后,给出了方案在标准模型下的选择性安全和可追责证明。分析表明,该方案的加密开销主要在离线阶段,用于追责的存储开销也极低,其适用于使用资源受限的移动设备进行加密的用户群体。     

Fully CCA2 secure identity based broadcast encryption without random oracles

In broadcast encryption schemes, a broadcaster encrypts messages and transmits them to some subset S of users who are listening to a broadcast channel. Any user in S can use his private key to decrypt the broadcast. An identity based cryptosystem is a public key cryptosystem where the public key can be represented as an arbitrary string. In this paper, we propose the first identity based broadcast encryption (IBBE) scheme that is IND-ID-CCA2 secure without random oracles. The public key and ciphertext are constant size, and the private key size is linear in the total number of receivers. To the best of our knowledge, it is the first IBBE scheme that is fully CCA2 secure without random oracles. Moreover, our IBBE scheme is collusion resistant for arbitrarily large collusion of users.     

支持撤销的位置分层属性加密研究

基于属性加密的位置分层访问方案允许用户依据自身情况灵活设置自己的位置访问信息,不仅解决了社交网络中位置共享问题,还在算法上进行改进使解密效率得以提升。但在系统运行过程中,存在用户有更正自己属性信息的需求或运行过程中部分私钥遭泄露的可能,因此支持撤销对于系统安全非常必要。基于此提出了一种支持撤销的位置分层属性加密方案,将部分解密运算外包给解密服务器,并结合了双因子身份认证的方法。该方案在减少用户计算代价的同时,提高了算法的安全性。     

一个单方加密-多方解密的公钥加密方案

以Shamir的门限秘密共享方案和对称密码算法为基础,基于椭圆曲线上的双线性变换提出了一个具有多个解密者的单方加密-多方解密公钥加密方案.在该方案中,消息发送者具有一个唯一的加密密钥,而每个消息接收者都具有不同的解密密钥.使用加密密钥所加密的密文可以被任意解密密钥所解密,得到同样的明文信息.分析发现,该加密方案不仅安全有效,同时,它还具备前向保密性,即使加密者的主密钥泄露,也不会影响之前加密信息的安全性.文中方案具有非常重要的应用价值,尤其可以用来实现安全广播/组播和会议密钥的安全分发.