基于身份的抗私钥泄漏的广播加密方案

侧信道攻击引起密码系统的部分信息泄漏,破坏很多密码方案的安全性。在基于身份的广播加密方案(IBBE)中,到目前为止,还没有能抵抗侧信道攻击的安全方案。基于此,提出一个抗侧信道攻击安全的基于身份的广播加密方案。使用双系统加密技术,在复合阶群静态假设下在标准模型中证明了提出方案的安全性。泄漏性能分析表明,私钥的相对泄漏率可以达到1/3。该方案具有较好的抗私钥泄漏性能。     

支持属性撤销且抗泄漏的密文策略属性基加密

针对边信道攻击引起密码系统秘密信息泄漏问题,提出抗密钥泄漏且支持属性撤销的密文策略的属性基加密方案。提出的方案具有完全安全性。基于双系统加密技术,给出的方案在标准模型下是可证安全的。该方案不仅可以抵抗私钥的泄漏而且也可以抵抗主密钥的泄漏。此外,给出的方案通过密钥的有效更新还可以抵抗密钥的持续泄漏。     

标准模型下抗泄漏的IBE

由于边信道和冷启动攻击的存在,以黑盒模型为基础的可证安全密码系统的密钥等机密信息会有泄漏,这就会导致密码方案的安全性受到破坏。针对这样的问题,提出一个标准模型下的基于身份的抗泄漏的加密方案。首先,给出抗泄漏的基于身份的加密方案的具体构造;接着,从理论上证明该方案的安全性和抗泄漏性能。方案的安全性是基于q-ABDHE假设运用线性无关的思想证明得到的,方案的抗泄漏性是通过提取器的合理使用得到的。该方案是针对选择密文攻击抗泄漏安全的,理论分析表明该方案的私钥相对泄漏率可以接近1/6。     

SAKI方案的分析及改进

SAKI方案可以有效解决基于身份的密码体制中用户如何向私钥产生中心证明自己的身份并安全得到其产生的用户私钥这2个问题,但其存在安全缺陷。针对上述情况,提出改进的方案。对比分析结果证明,改进的方案在保留SAKI方案简单、高效等优点的同时,可以抵抗口令的字典攻击、偷取认证攻击、中间人攻击和私钥申请报文完整性攻击。     

抗差分故障攻击的两方协同EdDSA签名方案

以区块链为底层技术的比特币、Libra等密码货币掀起了数字经济的浪潮.密码货币采用数字签名保证交易的可验证性和完整性,其中签名私钥确保了货币资产的所有权.若签名私钥丢失或被盗,货币资产的安全将受到严重威胁.相比于椭圆曲线数字签名算法ECDSA,基于爱德华曲线的数字签名算法EdDSA具备运算速度更快、密钥与签名空间更小等优势,被用于Libra交易单的签名.但因其是确定性签名,容易遭受差分故障攻击,造成密钥丢失或泄漏.如何抵抗这一种攻击,并设计可证明安全的EdDSA签名是一个挑战.首先定义了抗差分故障攻击的数字签名方案需满足的安全性质,利用差分故障攻击技术对EdDSA签名算法进行了分析,提出了抗差分故障攻击的EdDSA签名方案,并证明了方案满足存在不可伪造性和抗差分故障攻击性;为了降低签名私钥泄漏风险,借助Paillier同态加密技术,设计了抗差分故障攻击的两方协同EdDSA签名方案,并基于通用可组合安全模型(universally composable, UC)证明了方案的安全性;最后,对两方协同ECDSA签名算法与抗差分故障攻击的两方协同EdDSA签名算法计算复杂度分析与算法执行效率测...     

密文策略的属性基并行密钥隔离加密

对于公钥密码体制来说,私钥泄漏是一种十分严重的威胁.传统密码系统可以通过撤销公钥来应对私钥泄漏,但在属性基密码系统里,公钥由属性集合表示,对这些属性集合的撤销不太可行.目前,密钥隔离机制是减轻密钥泄漏所带来危害的一种有效方法.为了处理属性基密码系统中的密钥泄露问题,将并行密钥隔离机制引入到密文策略的属性基加密中,提出了密文策略的属性基并行密钥隔离加密(ciphertext policy attribute-based parallel keyinsulated encryption,简称CPABPKIE)的概念.在给出CPABPKIE的形式化定义和安全模型的基础上,构建了一个不需要随机预言机模型的选择ID安全的CPABPKIE方案.所提方案允许较频繁的临时私钥更新,同时可以使协助器密钥泄漏的几率保持较低,因此增强了系统防御密钥泄漏的能力.     

一种CA私钥的容侵保护机制

保护CA私钥的安全性是整个PKI安全的核心。基于RSA公钥算法和(t, n)门限密码技术,采用分阶段签名方案,确保私钥在任何时候都无需重构。同时,在私钥产生、分发及使用过程中,即使部分系统部件受到攻击,也不会泄漏CA的私钥,CA仍可以正常工作(即系统具有一定的容侵性)。通过VC和Openssl对系统进行了实现。     

基于门限ECC的容侵CA私钥保护方案

CA是PIG中的关键设施,负责签发用于鉴别用户身份的数字证书.CA的可信任性依赖于CA的私钥.CA的私钥一旦泄露,其签发的所有证书就只能全部作废.因此,保护CA私钥的安全是整个PKI安全的核心.基于椭圆曲线ECC算法和(t,n)门限密码技术,结合主动秘密共享方法,提出了一种容侵的CA私钥保护方案.方案确保私钥在任何时候都无需重构.同时,在私钥产生、分发及使用过程中,即使部分系统部件受到攻击,也不会泄漏,保护了CA私钥的安全性,从而保证了在线CA所签发数字证书的有效性.并通过Java和Openssl对系统进行了实现.     

一种基于身份的私钥分发方案的分析改进

私钥的安全分发是基于身份密码中一个难以解决的问题.2005年的国际并行分布式系统会议上提出了一种可分离匿名的基于身份的私钥分发方案,简称为SAKI.SAKI基于双线性对运算,结合口令认证机制和盲签名技术,能够在非安全信道中安全地传递用户私钥.经过分析发现SAKI方案缺乏用户私钥申请完整性保护,也不能抵抗对口令的字典攻击.针对SAKI存在的问题,分析了原因并给出了改进后的方案.最后分析了改进方案的安全性,证明改进方案能够克服原方案的缺陷,具有更高的安全性.     

基于签密的高效可认证密钥协商协议

针对密钥建立协议SKA存在临时密钥泄漏攻击和缺乏前向保密性的问题,提出一个高效的基于签密的可认证密钥协商协议。通过在CDH假设下利用椭圆曲线密码体制,将长期私钥和临时私钥混合的方法来保证协议安全,并在此基础上实现协议的相互认证和密钥确认功能。分析结果表明,该协议的效率和安全性提高明显。     

Aleakage-resilient certificateless public key encryption scheme with CCA2 security

In recent years, much attention has been focused on designing provably secure cryptographic primitives in the presence of key leakage. Many constructions of leakage-resilient cryptographic primitives have been proposed. However, for any polynomial time adversary, most existing leakage-resilient cryptographic primitives cannot ensure that their outputs are random, and any polynomial time adversary can obtain a certain amount of leakage on the secret key from the corresponding output of a cryptographic primitive. In this study, to achieve better performance, a new construction of a chosen ciphertext attack 2 (CCA2) secure, leakage-resilient, and certificateless public-key encryption scheme is proposed, whose security is proved based on the hardness of the classic decisional Diffie-Hellman assumption. According to our analysis, our method can tolerate leakage attacks on the private key. This method also achieves better performance because polynomial time adversaries cannot achieve leakage on the private key from the corresponding ciphertext, and a key leakage ratio of 1/2 can be achieved. Because of these good features, our method may be significant in practical applications.     

Practical continuous leakage-resilient CCA secure identity-based encryption

Leakage of private information including private keys of user has become a threat to the security of computing systems. It has become a common security requirement that a cryptographic scheme should withstand various leakage attacks. In the real life, an adversary can break the security of cryptography primitive by performing continuous leakage attacks. Although, some research on the leakage-resilient cryptography had been made, there are still some remaining issued in previous attempts. The identity-based encryption (IBE) constructions were designed in the bounded-leakage model, and might not be able to meet their claimed security under the continuous-leakage attacks. In the real applications, the leakage is unbounded. That is, a practical cryptography scheme should keep its original security in the continuous leakage setting. The previous continuous leakageresilient IBE schemes either only achieve chosen-plaintext attacks security or the chosen-ciphertext attacks (CCA) security is proved in the selective identity model. Aiming to solve these problems, in this paper, we show how to construct the continuous leakage-resilient IBE scheme, and the scheme’s adaptive CCA security is proved in the standard model based on the hardness of decisional bilinear Diffie-Hellman exponent assumption. For any adversary, all elements in the ciphertext are random, and an adversary cannot obtain any leakage on the private key of user from the corresponding given ciphertext. Moreover, the leakage parameter of our proposal is independent of the plaintext space and has a constant size.     

LR-FEAD: leakage-tolerating and attribute-hiding functional encryption mechanism with delegation in affine subspaces

In large-scale networks, such as cloud computing and Internet of Things, functional encryption mechanism provides a flexible and powerful cryptographic primitive in constructing the secure transmission and communication protocols. However, as the side-channel attacks in open environments, the attacker can gain partial sensitive information from the pre-defined system by virtue of the time, power analysis, cold-boot attacks, etc. In this work, we design a leakage-resilient functional encryption scheme, which tolerates amount of bounded master-key leakage and user private-key leakage. In our scheme, encryption policies are specified as point vectors and decryption roles are defined as affine subspaces. Role delegation is implemented by specifying the affine transformation over subspaces. Our scheme achieves payload hiding and attribute hiding in the sense that the attacker is able to specify any efficiently computable leakage functions and learns the function outputs taking the master/private keys as inputs. Also, our scheme can tolerate the continual leakage for master key and private key, since we can periodically update the master key and the private key to generate a new and re-randomized key with the same distribution to the previous keys. We construct the scheme in composite-order bilinear groups and prove the security with dual system encryption methodology. We also analyze and discuss the performance of allowable leakage bound, leakage ratio and possible leakage probability. Our scheme has flexible applications in secure data communication and authorization delegation in open cloud computing systems.     

CCA安全的抗连续泄露的广播密钥封装机制

传统公钥基础设施中的证书复杂管理和身份基密码体制中的密钥托管等问题在基于证书的密码体制下得到了很好的解决,因此无证书密码体制近年来得到了广泛关注.此外,在现实应用中,攻击者基于冷启动、边信道等各种各样的泄露攻击获得密码机制内部敏感状态(如秘密钥等)的泄露信息,导致在传统理想模型下被证明安全的密码机制不再具有相应的安全性.此外,由于广播通信模式具有较高的消息通信效率,多个具有广播通信功能的密码原语相继被提出.针对基于证书密钥封装机制对泄露容忍性和广播通信等性能的需求,提出抗泄露的基于证书的广播密钥封装机制的实例化构造,并基于判定的Diffie-Hellman困难性假设对其选择密文攻击下的安全性进行了证明.此外,为进一步增强该构造的实用性,研究了广播密钥封装机制的连续泄露容忍性,通过定期更新用户密钥的方式实现了对连续泄露攻击的抵抗目标.与现有工作的分析对比表明,该构造在保证安全性可证明的基础上,不仅实现了抵抗泄露攻击和广播通信的功能,而且拥有较高的计算效率.     

可容忍信息泄露的指定验证者签名方案

指定验证者签名(DVS)克服了传统的数字签名中可公开验证的缺点,可防止验证者向第三方表明他获得了签名方发布的数字签名。但传统的密码方案的安全性依赖理想的假设,即攻击者不能获得保密的密钥的信息,而边信道攻击表明攻击者可以获得部分的秘密信息,因此有必要设计可以容忍信息泄露的指定验证者签名方案。基于“或”证明的技术,把Okamoto认证方案推广到指定验证者签名的情形,并在给定的泄露界下,证明了所提出的指定验证者签名方案在相对泄露模型下是安全的。     

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.     

抗泄露的(分层)身份基密钥封装机制

在真实应用环境中,冷启动、边信道等物理攻击方式的出现,使得敌手能够获得参与者内部私有状态的泄露信息,从而导致传统可证明安全的密码机制在有泄露的环境下已无法继续保持其原有的安全性,因此更多的密码学研究者开始致力于抗泄露密码机制的研究.混合加密技术同时具备了对称加密和非对称加密的优势,由于身份基密钥封装机制(Identity-Based Key-Encapsulation Mechanism,IB-KEM)是身份基混合加密机制的重要组成部分,近年来得到了广泛关注.为满足真实环境的抗泄露性需求,抗泄露IB-KEM被提出;然而现有的构造在计算、传输和存储等方面均存在不足.针对上述不足,本文提出了选择密文攻击(Chosen-Ciphertext Attacks,CCA)安全的抗泄露IB-KEM的通用构造,并基于底层IB-KEM的选择明文攻击(Chosen-Plaintext Attacks,CPA)安全性对通用构造的CCA安全性进行了形式化证明.此外,为展示本文通用构造的实用性及普遍性,分别设计了 IB-KEM和分层身份的身份基密钥封装机制(Hierarchical Identity-Based Key-Encapsulation Mechanism,HIB-KEM)的具体实例,并在选择身份的安全模型下,基于判定的双线性Diffie-Hellman假设和双线性Diffie-H ellman指数假设对本文实例的CPA安全性分别进行了证明.最后,为了实现抵抗连续泄露攻击的目标,本文研究了各实例的密钥更新算法.相较于已有CCA安全的抗泄露IB-KEM,本文构造在计算、传输和存储等方面具有一定的优势.     

可证安全的抗泄露无证书混合签密机制

传统的基于双线性映射的混合签密方案存在着计算效率较低的不足,同时,无法抵抗信息泄露对方案所造成的危害,针对上述不足,在不使用双线性映射的基础上,提出了安全、高效的抗泄露无证书混合签密机制,并在随机谕言机模型下,基于计算性Diffie-Hellman问题和离散对数问题对该机制的机密性和不可伪造性进行了证明.同时,分析了该方案的公开验证性、前/后向安全性和不可否认性等安全属性;与传统的无证书混合签密机制相比,该机制不仅具有更优的计算效率,而且在秘密信息存在一定泄露的前提下,依然保持其所声称的安全性,即该方案还具有抵抗秘密信息泄露的能力.     

基于无证书加密短信验证码的移动支付方案

针对移动支付中验证码泄露问题,提出了一种基于无双线性对的无证书公钥加密短信验证码的移动支付系统方案。该方案引入了标记化思想,双因素认证,解决了移动端私钥存储泄露问题。利用无证书公钥密码签密验证码,即使密文被泄露,攻击者也无法得到真正的验证码,从而避免了验证码泄露的风险。分析结果表明,该方案可以有效抵御多种攻击,并能对用户信息进行隐私保护,是一种安全可靠的移动支付方案。