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。     

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。     

隐藏访问策略的可追踪属性基加密方案

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,用户可能会非法共享其私钥以获取不当利益;另外,访问策略通常包含敏感信息,这对隐私性要求较高的场合造成了重大挑战。针对上述问题,提出一个隐藏访问策略的可追踪密文策略属性基加密方案。该方案基于合数阶双线性群进行构造,通过将用户的身份信息嵌入到该用户的私钥中实现可追踪性,将访问策略中的特定敏感属性值隐藏在密文中实现策略隐藏,利用解密测试技术提高解密效率,给出了在标准模型下方案是完全安全和可追踪的证明。对比分析表明,该方案在解密运算方面有所优化,从而降低了解密运算开销,提高了效率。     

基于格和分层身份结构的广播加密方案

提出基于格和分层身份结构的广播加密方案。该方案采用格表示用户身份信息,通过格和子格的结构关系表示分层结构,以格的短基表示用户的私钥,利用格基生成算法迭代生成每层格的短基,基于格中错误学习难题设计加、解密算法。理论分析证明,对于非授权用户,该方案在适应性选择密文攻击下具有不可区分安全性,对于授权用户,在选择密文攻击下具有前向安全性,与基于双线性对的广播加密方案相比计算速度更快。     

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。     

基于NTRU的单向抗合谋代理重加密方案

代理重加密方案中,一个半可信的代理使用重加密密钥将授权者公钥加密的密文转换成可用被授权者私钥解密的密文. Nunez等人首次提出了基于NTRU的代理重加密方案,但该方案是可以双向重加密的,且不能抗合谋攻击.本文设计一种新的重加密密钥生成算法,使得代理者不能与授权者或被授权者合谋获得另外一方的私钥,给出了基于NTRU的高效且能抗合谋攻击的代理重加密方案,支持单向重加密,并支持多跳性,并给出方案的详细设计和安全性证明.     

可追踪密钥的策略隐藏属性基加密方案

传统的属性基加密方案中存在着访问策略所包含的属性会泄露用户的敏感信息以及恶意用户泄露私钥获取非法利益而不会被追责的问题。同时私钥长度、密文长度和解密运算量均会随属性数量增加而带来较大的通信开销和计算开销。针对以上问题提出了一种可追踪且隐藏访问结构的属性基加密方案。该方案在不影响加/解密效率的前提下提高了加密算法的安全性,并采用双因子身份认证机制实现了更安全高效的访问控制。并且引入一个安全的签名机制用于支持可追踪密钥来追踪恶意用户。该方案基于DBDH假设,在标准模型下被证明是安全的。     

固定密文长度的基于身份的单向多跳代理重加密方案

针对基于身份的单向多跳代理重加密方案中密文长度随跳数增加而增大导致效率降低的问题,基于一种新的代理重加密思想,通过改变重加密密钥的生成方,由发送者生成重加密密钥,设计了一种基于身份的单向多跳代理重加密方案,该方案中第一层密文与第二层密文形式相同,重加密后密文长度没有增加。效率分析表明,该方案减少了运算量较大的指数运算、数乘运算和双线性对运算的数量。在随机预言机模型下,基于判定性双线性Diffie-Hellman（DBDH）假设,证明了方案是选择密文攻击安全的。     

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。     

基于身份多条件代理重加密的文件分级访问控制方案

针对传统文件共享方案存在文件易泄露、文件去向难以控制、访问控制复杂等问题,以及云端文件分级分类管理及共享的应用需求,提出了一种基于身份多条件代理重加密的文件分级访问控制方案。首先,将文件的权限等级作为密文生成条件,并引入可信分级管理单元确定并管理用户等级;然后,生成用户分级访问权限重加密密钥,解决了基于身份的条件代理重加密方案只能限制代理服务器的重加密行为而对用户权限限制不足的问题;同时,减轻了用户端的负担,即用户只需进行加解密操作。不同方案的对比分析结果表明,所提方案与现有访问控制方案相比有明显优势,无需用户直接参与即可完成用户访问权限的更新,并且具有上传者匿名的特点。     

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。     

云中可动态更新的属性基代理重加密方案

代理重加密是在保证重加密授权者私钥安全的前提下进行密文转换的操作,实现了云中数据的动态共享。而在基于属性的代理重加密方案中,其代理方可以在不泄露明文数据的前提下,将访问策略下的密文经过重加密转换为不同的访问策略下的密文,完成密态数据的安全外包计算。现有的属性代理重加密方案只是实现了密文策略的更新变换,存在着实用性低,计算量大等缺点。为了满足用户权限的动态更新,以及传统属性加密体制中用户离线后不能向他人提供解密能力的问题,本文提出了一种云中可动态更新的属性基代理重加密方案。通过在系统公开参数中加入用户集合信息并利用属性撤销技术,分别实现了用户集合与属性集合的动态更新,以保证用户权限的动态更新,并且该方案满足单向性、非交互性、非传递性、非转移性和可验证性等特点。此外,利用离线加密技术将加密操作分成两步实现,大量的辅助计算在离线阶段进行,降低了用户客户端在线加密的计算开销。同时,受理者可以对代理重加密密文进行验证操作,避免数据遭受第三方破坏。安全性方面,在标准模型和判定性q阶双线性Diffie-Hellman假设下,证明了本方案具有选择明文攻击下的密文不可区分性且可抵抗同谋攻击。最后,通过效率分析发现,本方案的在线加密阶段计算量较小且用户的密钥和密文存储开销低,具有良好的实用性。     

Multi-use and unidirectional identity-based proxy re-encryption schemes

In a proxy re-encryption scheme, a semi-trusted proxy is given special power that allows it to transform a ciphertext for Alice into a ciphertext for Bob without learning any information about the messages encrypted under either key. When a proxy re-encryption scheme is constructed in an identity-based setting, it means that a proxy converts a ciphertext encrypted under Alice’s identity into a ciphertext under Bob’s. Proxy re-encryption has become more and more popular these years due to the fact that it has many practical applications. In this paper, we present an IND-CCA2 secure identity-based proxy re-encryption scheme which has several useful properties, including, multi-use, unidirectionality, etc. Finding a unidirectional, multi-use, and CCA2-secure proxy re-encryption scheme is presented as an open problem by Green et al. Fortunately, our identity-based proxy re-encryption scheme is a solution to this problem. As a middleware for fulfilling our main goal, we also propose a new construction of identity-based encryption using random padding techniques. The security of our schemes is based on the standard decisional bilinear Diffie-Hellman assumption in the random oracle model.     

New Constructions for Identity-Based Unidirectional Proxy Re-Encryption

We address the cryptographic topic of proxy re-encryption (PRE), which is a special public-key cryptosystem. A PRE scheme allows a special entity, known as the proxy, to transform a message encrypted with the public key of a delegator (say Alice), into a new ciphertext that is protected under the public key of a delegatee (say Bob), and thus the same message can then be recovered with Bob’s private key. In this paper, in the identity-based setting, we first investigate the relationship between so called mediated encryption and unidirectional PRE. We provide a general framework which converts any secure identity-based unidirectional PRE scheme into a secure identity-based mediated encryption scheme, and vice versa. Concerning the security for unidirectional PRE schemes, Ateniese et al. previously suggested an important property known as the master secret security, which requires that the coalition of the proxy and Bob cannot expose Alice’s private key. In this paper, we extend the notion to the identity-based setting, and present an identity-based unidirectional PRE scheme, which not only is provably secure against the chosen ciphertext attack in the standard model but also achieves the master secret security at the same time.     

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。     

DR-PRE: dual receiver proxy re-encryption scheme

ABSTRACT

In this paper, we coin the notion of dual receiver proxy re-encryption. In dual receiver proxy re-encryption, the delegator’s ciphertext is re-encrypted using a single re-encryption key such that it can be decrypted by two-independent delegatees. To realize the dual receiver re-encryption, the traditional proxy re-encryption scheme requires two re-encryption keys to be generated, one for each delegatee and re-encryption should be done independently producing independent ciphertexts for each delegatee. This approach is computationally inefficient and requires larger bandwidth for ciphertext transmission. In the proposed dual receiver proxy re-encryption scheme based on bilinear mapping, only a single re-encryption key, only one re-encryption operation and only one ciphertext enables two delegatees to decrypt the common ciphertext independently. We prove the IND-CPA security of the proposed dual receiver proxy re-encryption scheme based on the DDH assumption. The proposed dual receiver proxy re-encryption scheme can be used in applications where a common ciphertext needs to be re-encrypted for two delegatees.