基于无证书的具有否认认证的可搜索加密方案

物联网环境下,云存储技术的发展和应用降低用户数据的存储和管理开销并实现资源共享。为了保护用户的身份隐私,提出一种具有否认认证特性的可搜索加密方案。发送方对原始数据进行可否认加密并将密文上传,而接收端在密文的确认阶段无法向第三方证明数据的来源,保障了数据的安全性。相较于基于身份认证的单一设计,提出方案利用无证书密码技术解决了传统方案中密钥托管和密钥撤销阶段中存在的弊端,同时也实现了可否认加密的密态搜索。最后,对提出方案进行了严格的安全性分析。实验结果表明该方案可以较好地完成可搜索加密任务。     

支持多关键字分级的可搜索同态加密方案

为满足加密文件的多关键字检索需求并解决云存储下用户的隐私与数据安全的问题,提出改进的分级的多关键字可搜索加密方案。该方案保障数据与查询机密性的同时,利用向量空间模型构建可搜索索引,使用同态加密算法进行加解密,支持查询结果的分级检索,有效避免了服务器端返回相关度不大的文件。进一步的安全分析和性能评估表明,该方案在安全性上满足[CCA2]安全,降低了通信开销,也消除了不必要的流量开销。     

支持关键字更新的基于属性可搜索加密方案

针对云存储环境中重要通知、广播消息、数据共享等敏感性较高的数据访问控制需求,提出和设计出一种适用于云存储环境支持关键字更新的可搜索加密方案。方案中的文件明文采用基于属性的加密算法,可以实现文件密文只加密一次就可被多个用户私钥搜索,避免了针对不同用户数据拥有者需要多次加密的问题,降低了网络开销。但是现有的基于属性的可搜索加密方案无法实现文件索引的更新,针对此问题,采用带计数器的布隆过滤器对文件关键字进行处理,能够允许用户在索引密文中添加或者删除关键字,实现文件索引的动态更新,提高了检索效率。给出方案的正确性分析、安全分析以及效率分析。分析结果表明:文件索引和陷门经过带计数器的布隆过滤器并进行向量加密后,的确能够实现增加和删除关键字;采用对称加密的思想对文件和索引进行加密后,明文和索引也都是安全的;通过与其他方案的计算量和适应性对比,可以发现方案的计算量较低,适应性强。     

群组内基于区块链的匿名可搜索加密方案

公钥可搜索加密技术不仅可以保护云存储中用户的数据隐私,还可以提供数据在不解密的条件下进行密态数据搜索的功能。针对群组内用户进行密文安全搜索的需求,本文以群组为单位使用基于身份的广播加密进行数据的加密与密钥封装,以基于身份的可搜索加密构造关键词密文及关键词陷门,提出了一种群组内的公钥可搜索加密方案,保证了只有群组内的授权用户才可以进行安全搜索并解密数据。此外,为保护用户的身份隐私,通过构造匿名身份,避免了因云服务器好奇行为而造成的用户身份泄露问题。同时,在按需付费的云环境中,为了防止云服务器向用户返回部分或不正确的搜索结果,文章结合区块链技术,使用区块链作为可信第三方,利用智能合约的可信性,在用户验证搜索结果正确后向云服务器支付搜索费用,解决了用户与云服务器之间的公平支付问题。并加入了违规名单机制,防止恶意用户对系统可用性造成影响。在安全性方面,通过基于判定性双线性Diffie-Hellman问题与判定性Diffie-Hellman问题进行安全性分析,证明了在随机谕言机模型与标准模型下方案满足关键词密文与关键词陷门的不可区分性。最后,通过功能对比表明本方案有较强的实用性,利用Charm-crypto密码库对方案进行效率对比,其结果表明本方案与其他相关方案相比具有较低的计算以及通信开销。     

基于SM9的公钥可搜索加密方案

云存储技术因其使用便捷、性价比高等优势得以迅速发展, 越来越多用户将个人数据外包至第三方云服务器存储。虽然数据加密存储可有效保护数据安全和用户隐私, 但传统的对称/非对称加密技术会影响数据检索和使用。可搜索加密是一种特殊的加密技术, 一经提出便备受关注, 在保障数据机密性的同时可提供数据检索功能。目前, 国内外学者提出了大量可搜索加密方案, 但现有方案都基于国外密码算法设计, 尚未见基于国产商用密码算法的可搜索加密方案在国内外刊物上公开发表, 不符合我国密码核心技术自主可控的要求。为了丰富国产商用密码算法在可搜索加密方面的研究, 满足云存储领域的数据安全检索需求, 本文以 SM9 标识加密算法为基础, 构造了一种公钥可搜索加密方案 (SM9-PEKS)。在 q-ABDHE 安全假设和随机谕言模型下, 本文首先证明 SM9 标识加密算法的匿名性, 进而证明 SM9-PEKS 方案的安全性。理论分析和编程实现结果表明, 与常用经典的公钥可搜索加密方案相比, 本文方案在增加 64 字节通信代价的情况下, 可至少降低 31.31%的计算开销。最后, 提出了未来可能的研究方向。     

区块链中匿名属性验证可搜索加密方案

为保护数据用户属性隐私,防止属性隐私泄露,提出一种属性基可搜索加密算法。利用对称加密算法对数据拥有者信息进行加密并将加密后的信息上传到星际文件系统;使用属性基可搜索加密算法对数据关键字进行加密并将加密结果上传到区块链中,实现数据密文和关键字密文的分布式存储;使用智能合约实现关键字安全搜索,避免云服务器返回不相关搜索结果。方案的安全性是基于Diffie-Hellman困难性假设,理论分析和实验结果表明,该方案具有较好的用户隐私保护效果和计算开销。     

云储存中利用属性基加密技术的安全数据检索方案

本文提出了一种利用属性基加密(ABE)技术的安全数据检索方案。首先,利用ABE提供丰富的索引词表达能力,从而确保数据安全性;然后,通过平衡云服务提供商运行开销和其它用户参与基于云存储的信息检索服务;最后,使用加密运算替代穷尽搜索,使得搜索过程与现存数据库管理系统机制更加兼容。分析结果表明,相比其他几种较新的方案,本文方案在访问控制和快速搜索中具有更好的性能,且能在数据检索过程中确保数据安全性和用户隐私,适合应用于具有大量数据的云存储系统。     

一种改进的基于身份广播代理重加密云存储方案

存储安全是公共云应用诸多安全问题中最关键的问题之一,对云服务的快速发展有着重大影响。结合身份加密、代理重加密以及广播加密的特点,提出了一种新的云存储方案。该方案通过条件控制,实现了用户对远程密文数据代理重加密过程中的细粒度访问控制;基于身份加密,利用用户的身份属性作为公钥,减少了证书验证过程;结合广播的思想,以用户集合为单位进行加密,减少系统的计算消耗。实验表明,文章提出的方案可以实现密文数据云存储和共享,主要函数的时间开销合理,能够保证大规模用户接入时系统高效。     

云环境下基于可搜索加密技术的密文全文检索研究

为了解决云存储技术带来的数据安全和高效检索问题,在深入研究可搜索加密技术基础上,提出一种基于云存储的密文全文检索模型,给出基于可搜索加密技术的密文全文索引构建和检索策略,并对方案的安全性进行分析。实验表明,云存储环境下基于可搜索加密技术的密文全文检索方案既保证了数据的安全性,又具有很好的检索效率,可适用于海量数据的加密存储与高效安全检索。     

基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案

云存储服务的出现可将文件上传至云服务器, 节约了本地的信息存储空间以及管理开销。文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求, 但若将加密后的文件上传至云服务器, 将失去搜索原文件的能力。因此, 可搜索加密技术的出现解决了用户如何在文件不解密的情况下搜索加密数据。目前现有的单关键字可搜索加密方案会产生许多与检索内容不符合的信息,没有考虑数据用户细粒度搜索权限和搜索效率, 以及因云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护等问题。针对以上问题, 该文提出了基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案。该方案使用多关键字可搜索加密技术实现了加密数据的有效搜索; 利用基于属性的加密技术实现加密数据的细粒度访问控制; 结合区块链的智能合约技术, 经过多笔交易获得搜索结果。并且利用区块链的不可篡改性, 满足了方案中相关性质的公平性, 保证了在方案中三方的公平性和安全性并进行了相关分析。在随机预言机模型下, 基于困难问题假设证明了方案的关键字安全及陷门安全, 即所提方案满足在选择关键字攻击下的关键字密文不可区分性安全和陷门不可区分性安全。最后通过数值分析表明该方案在关键字密文生成阶段和关键字搜索阶段具有较高的效率。并展望了在未来的工作中考虑将其应用于电子病历数据共享等场景中, 以获得更实用的价值。     

云计算中数据隐私的安全保护机制

在云计算中,用户所拥有的数据信息通常被存放在遥远的云端,而其它用户常常能够访问这些数据且这些数据通常不由数据拥有者自己控制和管理.在此状况下,如何在云计算中保护用户的数据隐私安全则是一个十分具有挑战性的问题.为了解决这个问题,本文提出了一种数据隐私的安全保护机制.在此安全保护机制中,针对用户数据上载和访问的过程,首先提出了一种数据隐私保护的安全流程.在此基础上,提出了用户数据安全存储算法和云端数据安全访问算法.为了证明这种保护机制的有效性,本文对其安全性能进行了一系列的分析.分析结果表明：在云计算中使用这种机制能够确保数据隐私的安全性.     

工业互联网中增强安全的云存储数据访问控制方案

在工业互联网应用中,由于异构节点计算和存储能力的差异,通常采用云方案提供数据存储和数据访问服务.云存储中的访问控制如扩展多权限的云存储数据访问控制方案(NEDAC-MACS),是保证云存储中数据的安全和数据隐私的基石.给出了一种攻击方法来证明NEDAC_MACS中,被撤销的用户仍然可以解密NEDAC-MACS中的新密文;并提出了一种增强NEDAC-MACS安全性的方案,该方案可以抵抗云服务器和用户之间的合谋攻击;最后通过形式密码分析和性能分析表明,该方案能够抵抗未授权用户之间以及云服务器与用户之间的合谋攻击,保证前向安全性、后向安全性和数据保密性.     

Approaches and challenges of privacy preserving search over encrypted data

More and more data owners are encouraged to outsource their data onto cloud servers for reducing infrastructure, maintenance cost and also to get ubiquitous access to their stored data. However, security is one issue that discourages data owners from adopting cloud servers for data storage. Searchable Encryption (SE) is one of the few ways of assuring privacy and confidentiality of such data by storing them in encrypted form at the cloud servers. SE enables the data owners and users to search over encrypted data through trapdoors. Most of the user information requirements are fulfilled either through Boolean or Ranked search approaches. This paper aims at understanding how the confidentiality and privacy of information can be guaranteed while processing single and multi-keyword queries over encrypted data using Boolean and Ranked search approaches. This paper presents all possible leakages that happen in SE and also specifies which privacy preserving approach to be adopted in SE schemes to prevent those leakages to help the practitioners and researchers to design and implement secure searchable encryption systems. It also highlights various application scenarios where SE could be utilized. This paper also explores the research challenges and open problems that need to be focused in future.     

全生命周期的云外包数据安全审计协议

海量数据的产生给用户带来了极大的存储和计算负担,云服务器的出现很好地解决了这一问题,但数据外包给用户带来便利的同时,也引起了一些的安全问题。针对数据在外包过程中的安全性问题,结合经典的字符串相等检测协议和基于等级的默克尔哈希树（RMHT）算法,设计并实现了一种理论更简化、效率更高的全生命周期的云外包数据安全审计协议。该协议不仅可以保证外包存储数据的完整性,用户可以定期对数据的完整性进行审计;而且可以保证数据的安全迁移;此外,还可以防止恶意的云服务器保留迁移数据的副本,更好地保护用户的隐私。安全性分析和效率分析显示,该协议足够安全并较为高效,外包数据在整个生命周期的安全性将得到较好的保护。     

Cryptanalysis and improvement of Panda - public auditing for shared data in cloud and internet of things

Cloud computing and internet of things have gained remarkable popularity by a wide spectrum of users recently. Despite of the convenience of cloud storage, security challenges have risen upon the fact that users do not physically possess their data any more. Thus, some auditing schemes are introduced to ensure integrity of the outsourced data. And among them Panda is a public auditing scheme for shared data with efficient and secure user revocation proposed by Wang et al. It argued that it could verify the integrity of shared data with storage correctness and public auditing. In this paper, we analyze this scheme and find some security drawbacks. Firstly, Panda cannot preserve shared data privacy in cloud storage. Furthermore, our analysis shows that Panda is vulnerable to integrity forgery attack, which can be performed by malicious cloud servers to forge a valid auditing proof against any auditing challenge even without correct data storage. Then we pinpoint that the primary cause of the insecurity is the linear combinations of sampled data blocks without random masking properly. Finally, we propose an improvement of Panda together with data privacy preserving and sound public auditing while incurring optimal communication and computation overhead.     

多云存储中保护隐私的数据完整性验证方案

随着云存储的应用,越来越多的用户选择将数据分散地存储在多个云服务器上,但是这种远程存储方式给用户数据的完整性带来了挑战。同时,代替用户校验数据完整性的第三方审计（TPA）近来也被指出存在泄露用户数据隐私的风险。针对现有的远程数据安全性、隐私性及高效验证的问题,提出一种多用户多服务器环境下支持隐私保护的批处理数据完整性验证方案。方案在一般群模型和随机谕言机模型下是可证明安全的。性能分析和实验表明,与其他在多用户多服务器环境下拓展并保护隐私的方案相比,该方案具有较低的通信复杂度和计算复杂度。     

支持区间查询的基于位置服务外包数据隐私保护方案

随着云计算技术的迅猛发展,越来越多的LBS服务被外包到云上运行以减少本地的计算和存储成本。然而,外包环境下的云服务器通常被认为是一个半可信的实体,LBS提供商的数据安全和用户的个人隐私将会面临新的安全挑战。针对现有基于位置服务数据外包方案中不支持区间查询和隐私保护不足等问题,文章提出一种支持区间查询的LBS外包数据隐私保护方案,利用非对称向量积保值加密和公钥可搜索加密对LBS坐标和关键词进行加密,实现LBS数据的机密性和用户查询模式的隐私性;利用轻量级的矩阵运算使用户在不泄露查询区间的前提下准确获得所需LBS数据。在新用户注册方面,采用基于双线性配对运算实现用户身份认证。安全性和性能分析表明,文章方案较同类方案具有一定优势。     

基于属性加密的云存储隐私保护机制研究

以典型的云存储体系结构为研究对象,从数据拥有者、云服务器、授权机构、用户以及用户撤销机制5个方面对云存储系统的隐私保护机制进行了研究,通过分析比较发现,云存储系统中的隐私保护问题主要可以分为系统参与者的身份隐私问题、敏感属性信息泄露问题、云存储系统敏感内容信息泄露问题。针对上述问题,研究了当前基于属性加密的云存储系统隐私保护机制,并讨论了其中存在的不足、可能的解决方案以及未来可能的研究方向。     

一种基于区块链的安全云存储方案设计

云存储方式是将数据上传到云服务器中,以此来减轻本地存储的负担。然而,把数据存储到不受信任的第三方云服务器上,可能导致一些数据安全隐患的出现,其中最典型的是数据的完整性问题和隐私问题。针对数据完整性问题和隐私问题,提出一种基于区块链的云存储方案。该方案利用区块链的梅克尔树属性、匿名性、不可篡改等特点构建安全云存储系统,有效地解决了数据完整性问题和隐私保护问题。     

Secure and privacy preserving keyword searching for cloud storage services

Cloud storage services enable users to remotely access data in a cloud anytime and anywhere, using any device, in a pay-as-you-go manner. Moving data into a cloud offers great convenience to users since they do not have to care about the large capital investment in both the deployment and management of the hardware infrastructures. However, allowing a cloud service provider (CSP), whose purpose is mainly for making a profit, to take the custody of sensitive data, raises underlying security and privacy issues. To keep user data confidential against an untrusted CSP, a natural way is to apply cryptographic approaches, by disclosing the data decryption key only to authorized users. However, when a user wants to retrieve files containing certain keywords using a thin client, the adopted encryption system should not only support keyword searching over encrypted data, but also provide high performance. In this paper, we investigate the characteristics of cloud storage services and propose a secure and privacy preserving keyword searching (SPKS) scheme, which allows the CSP to participate in the decipherment, and to return only files containing certain keywords specified by the users, so as to reduce both the computational and communication overhead in decryption for users, on the condition of preserving user data privacy and user querying privacy. Performance analysis shows that the SPKS scheme is applicable to a cloud environment.