高效可撤销的身份基在线离线加密方案

身份基加密（IBE）需要提供一种有效的成员撤销机制，然而，现有可撤销成员的IBE方案存在密钥更新和加密运算量过大的问题，可能使执行该操作的设备成为系统的瓶颈。将完全子树方法和在线离线技术相结合，通过修改指数逆类型IBE的密钥生成和加密算法，提出了一种高效可撤销的身份基在线离线加密方案。方案利用完全子树方法生成更新钥，使得撤销用户无法获得更新钥，进而失去解密能力；利用在线离线技术，将大部分加密运算在离线阶段进行预处理，使得在线阶段仅执行少量简单计算即可生成密文。与相关知名方案相比，该方案不仅提高密钥生成中心的密钥更新的效率，而且极大减少了轻量级设备的在线加密工作量，适合于轻量级设备保护用户隐私信息。     

可外包解密和成员撤销的身份基加密方案

针对可撤销成员的身份基加密（RIBE）方案中密钥更新效率较低,且解密的工作量较大,难以应用于轻量级设备的问题,提出了一个可外包解密和成员撤销的身份基加密方案（RIBE-OD）。首先,生成一个完全二叉树,为这棵树的每个节点指定一个一次多项式。然后,将基于指数逆模式构造的身份基加密（IBE）方案和完全子树方法相结合,利用该一次多项式计算所有用户的私钥和未撤销用户的更新密钥,撤销用户因不能获得与之匹配的更新密钥而失去解密能力。其次,利用外包解密技术修改密钥生成算法,增加密文转换算法,从而将大部分解密运算量安全外包给云服务器,轻量级设备仅需少量运算即可解密密文。最后,基于判定双线性Diffie-Hellman逆转（DBDHI）假设,证明了所提方案的安全性。与BGK方案相比,该方案的密钥更新效率提高了85.7%,轻量级设备的解密过程减少到一个椭圆曲线指数运算,非常适合于轻量级设备解密密文。     

一种无密钥托管的基于身份的在线/离线加密方案

随着基于身份的加密算法发展研究,在线/离线技术被认为是一个可以有效提升密钥生成和加密时计算效率的方法。在离线时,很大比例的运算可在明确加密消息和接收方的身份之前完成。当在线时,方案只需要少量的计算便可完成密钥生成和加密。本文提出了一种高效的基于身份的在线/离线加密方案,首次使用可选择公用外包密钥生成中心（Outsourced key generator,OKG）,解决了之前PKG可单独解密出任意密文的密钥托管问题。在本文的方案中,除非私钥生成中心（Private key generator,PKG）与OKG合谋,否则PKG和OKG都不能单独解密出密文消息。在基于身份的在线/离线加密系统建立之后,用户也可根据对所属PKG的信任程度选择是否使用公用OKG,而不需要PKG重新初始化。方案为减少用户的解密计算代价,可扩展支持云外包解密,解密算法中的大部分运算可以外包给云完成。除此之外,对比于其他现行方案,本方案在密钥生成算法中也可采取在线/离线技术。论文在随机预言机模型下,证明了本文的方案在弱l-BDHI假设下是IND-ID-CPA安全的。最后的效率分析表明本文的方案在计算复杂度和存储开销方面都具有优势。     

完全安全的等级身份基在线/离线加密

针对现有等级身份基加密(HIBE)中的加密算法很难适用于轻量级设备的问题,提出一种完全安全的等级身份基在线/离线加密机制。该机制将在线/离线密码技术引入到等级身份基加密中,其加密算法被分解成离线和在线两个加密算法。离线加密算法在不知道明文和接收者身份的前提下,对加密所需的幂乘等复杂计算进行预处理,使得在线加密算法一旦获知消息和接收者身份,仅需执行少量简单计算即可生成密文。实验结果表明,该机制极大地提高了HIBE的加密效率,非常适用于轻量级设备,并证明其具有完全安全性。     

隐藏策略的可验证外包解密OO-CP-ABE访问控制方案

在密文策略属性基加密(CP-ABE)中,数据加密和解密所需时间与访问结构的复杂性相关,在移动设备中实施CP-ABE会使设备面临较大的计算压力。为此,提出一种隐藏策略的可验证外包解密在线/离线密文策略属性基加密访问控制方案。考虑到加密阶段较大的计算量,通过在线/离线加密方法,使数据拥有者在未确定明文和访问结构的情况下,运用高性能服务器提前完成大量的计算操作,确定明文和属性后在其移动设备上通过较少的计算量完成整个加密过程,从而减轻移动设备在加密阶段的计算负担,同时使用代理服务器对数据进行解密,并引入短签名方法对解密的数据进行正确性验证。分析结果表明,该方案能够减轻移动设备的计算负担,并验证了代理服务器解密数据的正确性。     

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。     

一种支持属性撤销的外包属性加密方案

针对传统基于密文策略的属性加密方案在密钥生成、密文解密和属性撤销阶段计算开销大的问题,提出一种具有属性撤销功能的外包属性加密方案。在加密过程中使用线性秘密共享机制作为访问结构,将密钥生成和密文解密的部分计算外包,通过为每个用户的私钥设置版本号实现用户属性的撤销,同时证明方案在可重复的选择密文攻击下是安全的。实验结果表明,该方案的计算开销较低,并且能较好地实现密文策略的属性撤销功能。     

云计算多授权中心CP-ABE代理重加密方案

代理重加密技术可使代理在不知道明文的条件下实现密文访问策略转换,这使代理重加密成为用户之间进行数据分享的重要技术。然而,代理重加密方案大多数是在单授权中心下构建的,存在授权机构权限大、易出现性能瓶颈和用户的计算开销大等问题。同时,大多数方案不满足代理重加密应具备的5个基本特性：单向性、可控性、非交互性、可重复性与可验证性。为解决以上问题,提出支持重复可控特性的云计算多授权中心CP-ABE（ciphertext-policy attribute-based encryption）代理重加密方案。在密文策略属性加密方案的基础上,引入代理加密和代理解密服务器从而减小用户客户端的计算开销,设置多个属性授权中心来分散中央机构权限。对代理重加密技术进行改进：在重加密密钥中设置随机因子和密文子项来实现单向性和可控性;设置的重加密密钥由客户端独立生成,不需要其他服务器参与,可实现非交互性,即可在数据拥有者为不在线状态时也可以进行数据分享;在初始密文中设置密文子项,对其多次加密即可实现重复性;在初始密文中设置验证子项,用户可验证外包以及重加密结果正确与否。通过与其他方案对比发现,所提方案的用户客户端计算开销较小,用户只需进行常数次的指数运算即可对原始密文解密,且安全性分析表明,所提方案基于q-parallel BDHE假设,在标准模型下可抵抗选择密文攻击。     

适用于移动用户高效访问外包数据的非对称代理重加密方案

为使移动设备更加方便快捷地解密存储于云端的外包数据,根据基于身份的广播加密（IBBE）系统和基于身份的加密（IBE）系统,使用Green等提出的解密外包的技术（GREEN M,HOHENBERGER S,WATERS B.Outsourcing the decryption of ABE ciphertexts.Proceedings of the 20th USENIX Conference on Security.Berkeley：USENIX Association,2011：34）,提出一种改进的非对称跨加密系统的代理重加密（MACPRE）方案。该方案更适合计算能力有限的移动设备安全共享云端数据。移动用户在解密重加密后的数据时,运行一次指数运算和一次配对运算便可以将明文恢复,大大提高了移动用户解密的效率,降低了移动用户的能耗。该方案的安全性可以归约到底层的IBE方案和IBBE方案的安全性。理论分析和实验结果表明,该方案使得移动设备花费较少的时间便可以将存储在云端的数据解密,缓解了移动设备计算能力的不足,实用性较强。     

高效且可验证的多授权机构属性基加密方案

移动云计算对于移动应用程序来说是一种革命性的计算模式,其原理是把数据存储及计算能力从移动终端设备转移到资源丰富及计算能力强的云服务器.但是这种转移也引起了一些安全问题,例如,数据的安全存储、细粒度访问控制及用户的匿名性.虽然已有的多授权机构属性基加密云存储数据的访问控制方案,可以实现云存储数据的保密性及细粒度访问控制;但其在加密和解密阶段要花费很大的计算开销,不适合直接应用于电力资源有限的移动设备;另外,虽然可以通过外包解密的方式,减少解密计算的开销,但其通常是把解密外包给不完全可信的第三方,其并不能完全保证解密的正确性.针对以上挑战,本文提出了一种高效的可验证的多授权机构属性基加密方案,该方案不仅可以降低加密解密的计算开销,同时可以验证外包解密的正确性并且保护用户隐私.最后,安全分析和仿真实验表明了方案的安全性和高效性.     

条件型非对称跨加密系统的代理重加密方案

为了减轻云应用中移动设备解密的负担,利用基于身份的广播加密（IBBE）、基于身份的加密（IBE）、基于身份的条件型广播代理重加密方案,提出了多条件型非对称跨加密系统的代理重加密方案。该方案允许发送方将信息加密成IBBE密文,一次性发送给多个接收方,其中任一接收方又可以授权给代理者一个多条件型的重加密密钥,代理者利用该多条件型重加密密钥,能将符合多个条件的原始密文重加密成一个新的接收方可以解密的IBE密文。该方案实现了从IBBE加密系统到IBE加密系统的非对称代理重加密,而且代理者可以根据条件将最初的原始密文进行重加密,避免了不需要进行重加密的原始密文被代理者重加密,提高了代理者重加密的效率,同时节约了接收方获悉正确明文的时间。     

基于身份的受控文档透明加解密方案

针对日益严峻的文档安全形势,为了更好地保护受控文档,将基于身份的加密机制与透明加密(OTFE)技术相结合,提出基于身份的受控文档透明加解密方案。采用文件系统过滤驱动技术监控程序对受控文档的操作,并使用基于身份的加密机制执行加解密操作。特别地,提出将原始密文耦合后分块存储的新算法,使得敌手不可能获取完整密文进而恢复出原始明文。从系统层面和算法层面对方案进行了详细描述,安全分析表明该方案能有效地保护受控文档。     

雾计算中支持外包与撤销的属性基加密方案

雾计算将云计算的计算能力、数据分析应用等扩展到网络边缘,可满足物联网设备的低时延、移动性等要求,但同时也存在数据安全和隐私保护问题。传统云计算中的属性基加密技术不适用于雾环境中计算资源有限的物联网设备,并且难以管理属性变更。为此,提出一种支持加解密外包和撤销的属性基加密方案,构建“云-雾-终端”的三层系统模型,通过引入属性组密钥的技术,实现动态密钥更新,满足雾计算中属性即时撤销的要求。在此基础上,将终端设备中部分复杂的加解密运算外包给雾节点,以提高计算效率。实验结果表明,与KeyGen、Enc等方案相比,该方案具有更优的计算高效性和可靠性。     

云计算中改进概率公钥加密的移动设备数据隐私保护方法

基于云计算的服务具有许多优势,但外包数据隐私保护一直以来都有待优化解决。针对云计算中资源受限的移动设备外包数据安全问题,提出一种基于改进概率公钥加密的隐私保护方法。使用概率公钥加密算法加密数据;在云中数据通过搜索其空间关键词进行文件检索;在确保数据准确性和隐私安全性的前提下,实现云计算中移动设备外包数据安全有效加密后的隐私保护。仿真实验结果表明,该方案不仅可以确保数据隐私和计算速度,同时能够减少通信开销。相比于双轮可搜索加密(TRSE)方案、可排序多关键词检索加密(MRSE)方案和实时循环移位加密(RRSE)等方案,该方案在可行性和计算效率方面都有所提升。