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。     

改进属性加密结合代理重加密的云计算安全访问控制策略

基于属性的密文加密(Attribute-based Ciphertext Encryption,ABCE)策略是一种在数据外包环境中控制数据访问的最有效方案之一,但策略的更新会限制ABCE策略的执行效率,加大计算开销。针对云计算的数据外包过程,提出一种扩展数据访问能力并提升策略安全性的新方案。针对多权限云中的大数据,结合改进属性加密,提出灵活、安全的访问控制模型;设计基于改进代理重加密的新型策略更新流程,制定高效的策略更新方案,降低计算开销。将该方案与其他方案进行了实验对比,结果验证了该方案在计算效率和数据吞吐量上的优势。     

云计算环境下基于属性的撤销方案

针对云环境下密文策略属性基加密共享数据的访问权限撤销问题,提出了基于属性的撤销方案。方案中可信第三方从带有全局标识的用户属性集中查找满足密文访问结构的属性集,为该交集中的每个属性生成带有相同全局标识的密钥组件,通过组合密钥组件生成用户私钥。当发生撤销时,更新撤销用户属性的密钥组件并分发给拥有该属性的其他用户,同时生成对应的重加密密钥来对密文重加密。安全性分析和实验表明,本方案是选择明文攻击安全的,能有效实现属性的即时撤销,解决多授权结构密钥分发的同步问题。采用hash函数可使密文长度达到常数级,进一步减少资源开销,满足实际云环境中属性安全撤销的应用需求。     

一种面向云存储的动态授权访问控制机制

云存储是一种新型的数据存储体系结构,云存储中数据的安全性、易管理性等也面临着新的挑战.首先,云存储系统需要为用户提供安全可靠的数据访问服务,并确保云端数据的安全性.为此,研究者们针对云存储中数据结构复杂、数据存储量大等特点提出了属性加密(attribute-based encryption,ABE)方案,为云储存系统提供细粒度的密文访问控制机制.在该机制中,数据所有者使用访问策略表示数据的访问权限并对数据进行加密.但数据的访问权限常会因各种原因发生改变,从而导致云中存储密文的频繁更新,进而影响数据的易管理性.为避免访问权限管理造成大量的计算和通信开销,提出了一种高效、安全、易管理的云存储体系结构:利用ABE加密机制实现对密文的访问控制,通过高效的动态授权方法实现访问权限的管理,并提出了不同形式的访问策略之间的转换方法,使得动态授权方法更为通用,不依赖于特定的访问策略形式;针对授权执行者的不同,制定了更新授权、代理授权和临时授权3种动态授权形式,使得动态授权更为灵活、快捷;特别地,在该动态授权方法中,授权执行者根据访问策略的更改计算出最小增量集合,并根据该增量集合更新密文以降低密文更新代价.理论分析和实验结果表明,该动态授权方法能减小资源的耗费、优化系统执行效率、提高访问控制机制灵活性.     

基于属性集合加密的数据访问控制方案

提出一种基于属性集合加密的访问控制改进方案。通过引入代理重加密技术,并将大量重加密的计算代价交给代理服务器方来完成,以解决由于用户属性移除而引起的部分权限撤销和降低用户方的计算代价等问题。通过分析证明,该方案在判定双线性Diffie-Hellman假定条件下是选择明文攻击安全的。模拟实验结果表明,其运行效率优于现存的基于属性集合加密的访问控制方案。     

基于代理的即时属性撤销KP-ABE方案

属性撤销是属性基加密方案在实际应用中亟须解决的问题,已有支持间接撤销模式的可撤销属性基加密方案存在撤销延时或需要更新密钥及密文等问题。为此,提出一种间接模式下基于代理的支持属性即时撤销的密钥策略属性基加密方案,该方案不需要用户更新密钥及重加密密文,通过在解密过程中引入代理实现撤销管理,减轻了授权机构的工作量,其要求代理为半可信,不支持为撤销用户提供访问权限及解密密文。分析结果表明,该方案支持细粒度访问控制策略,并且可以实现系统属性的撤销、用户的撤销及用户的部分属性撤销。     

外包环境下格上可撤销的属性基加密方案

属性基加密机制的"一对多"分发特点使其在外包环境中得到了广泛的应用,然而用户的属性经常会发生动态的变化。因此,针对数据外包环境下属性基加密体制中属性撤销的问题,结合Yan等人提出的属性基加密方案,提出一种外包环境下格上可撤销的密文策略属性基加密方案。方案利用格上LWE问题构建加解密算法,可抵抗量子攻击。采用树形表示单调的访问结构,实现灵活的细粒度访问策略。另外,借助数据外包管理服务器,进行属性密钥的更新和密文的更新,实现属性的即时撤销。方案被证明满足选择属性及选择明文攻击下安全。通过对比分析表明,方案在性能方面有显著的提升,且支持属性即时撤销,更加符合外包环境中用户动态变化需求,如社交网络平台等。     

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。     

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。     

一种高效细粒度云存储访问控制方案

分析Hur等提出的数据外包系统中属性基访问控制方案,指出其存在前向保密性安全漏洞、更新属性群密钥效率低和系统存储量大等缺陷,并基于Hur等方案,提出一种新的高效细粒度云存储访问控制方案.新方案由完全可信机构而非云服务器生成属性群密钥,解决前向保密性问题.采用中国剩余定理实现用户属性撤销,将KEK树上覆盖属性群用户最小子树的求解转变为中国剩余定理同余方程组的求解,提高群密钥更新效率.采用密文策略的属性基加密方法加密用于加密明文的对称密钥而非明文本身,将访问控制策略变更的重加密过程转移到云端,实现属性级和用户级的权限撤销.分析表明,新方案具有更强的安全性,更高的群密钥更新效率和更小的存储量与计算量.     

可实现隐私保护的基于属性密文可搜索方案

针对现有的基于属性的密文可搜索方案存在隐私泄露问题以及当授权用户不在线时如何安全有效地将密文以及搜索权限委托给其他人的问题进行了研究,将隐藏访问结构的基于属性密文可搜索方案与代理重加密技术融合,提出了具有部分隐藏访问结构的支持代理重加密的功能的基于属性的密文检索方案。该方案不仅有效地解决了上述问题,而且还支持关键字的更新。最后在随机预言模型下基于DL(D-linear)假设和q-BDHE (decisional q-parallel bilinear Diffie-Hellman exponent)假设,证明了本方案的安全性。     

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。     

加密电子病历数据共享方案

为了实现电子病历数据的细粒度访问控制以及安全存储与共享,提出了一种基于属性的云链协同存储的电子病历共享方案。该方案用对称加密算法加密电子病历,用基于密文策略的属性基加密算法加密对称密钥,用可搜索加密算法加密关键字。电子病历密文存储在医疗云上,安全索引存储在联盟链上。该方案使用可搜索加密技术实现关键字的安全搜索,使用代理重加密技术实现用户属性的撤销。经安全性证明,该方案能够实现密文的安全性和关键字的安全性。数值模拟实验结果表明,该方案是有效的。     

可防止无关属性干扰的属性基加密方案

为了提高属性基加密中访问结构的表达能力,同时避免访问结构中无关属性干扰,提出了一种基于简化有序二元决策图（ROBDD）访问结构的CP-ABE方案。该方案中ROBDD访问结构可有效表达具有复杂访问逻辑的访问策略,并可防止无关属性干扰,提高了加密速度。通过RSA属性认证机制进行ROBDD非叶子节点中属性认证,实现了抗串谋攻击和对用户属性集的保护。使用ROBDD中有效路径特征值和加密参数创建多项式,任何有效路径特征值经过多项式计算均可得到加密参数,降低了密文存储开销。该方案实现了用户撤销、用户属性撤销和系统属性撤销。性能分析和实验仿真表明,所提方案有更高的加解密效率,更低的密文存储开销。     

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。     

格上基于身份的可问责代理重加密方案

针对目前基于格的代理重加密方案中存在密钥滥用和数字证书管理等问题,引入问责机制,提出一种新的基于身份的可问责代理重加密方案。该方案采用用户身份ID计算生成矩阵作为公钥,并使用原像采样算法提取私钥,解决了数字证书管理的问题;使用双方用户公钥计算生成重密钥,提高了加/解密时的计算效率;使用代理商公私钥参与重加密运算,完成问责算法,有效地抑制了代理商和被授权者共谋的行为。安全性分析表明方案满足选择明文攻击安全;在效率方面,方案的计算复杂度和密文开销较小。     

格上基于RLWE难题的身份基代理重加密方案

针对目前基于格的身份基代理重加密方案存在的加/解密效率低和密文、密钥尺寸过长的问题,采用原像抽样和对偶加密技术,重新构造了一个基于格的身份基代理重加密方案。该方案采用原像抽样技术提取用户私钥,用对偶加密算法对消息进行加密,利用代理重加密密钥进行重加密,并用用户的私钥进行解密。安全分析表明,在标准模型下,基于ring learning with errors困难假设,该方案满足IND-aID-CPA安全。效率分析表明,该方案可以有效缩短密文和密钥尺寸,提高加/解密效率。     

支持细粒度属性直接撤销的CP-ABE方案

为了解决用户属性变化带来的权限访问控制问题,支持属性撤销的基于属性加密方案被提出.然而,现有的属性撤销机制大多存在撤销代价大、撤销粒度粗等问题,且已有的方案均存在安全隐患,即属性授权中心可以伪装成任意用户解密密文.为弥补上述不足,提出一种支持细粒度属性直接撤销的密文策略的基于属性加密方案（CP-ABE）,并给出该方案的形式化定义与安全模型.所提方案中,用于生成用户密钥的秘密参数由系统中心和属性授权机构分别产生,可避免属性授权中心解密密文的安全隐患.同时,通过引入多属性授权中心进一步降低了安全风险.在属性撤销方面,通过设计高效的重加密算法并引入属性撤销列表,实现细粒度的属性直接撤销.安全证明和性能分析表明：所提方案在适应性选择密文攻击下具有不可区分性并能抵抗不可信授权中心的破译攻击,较同类方案具有更高的计算效率以及更细的属性撤销粒度.