标准模型下高效安全的基于证书密钥封装机制

基于证书密码体制有机结合了传统公钥密码体制和基于身份密码体制,不仅克服了基于身份密码体制固有的密钥托管和密钥分发问题,而且简化了传统公钥基础设施中复杂的公钥证书管理,是一种颇受关注的新型公钥密码体制.基于证书密钥封装机制,将密钥封装机制与基于证书密码体制相结合,具备基于证书密码体制的优良特性.基于双线性对,提出了一个高效的并且可证明安全的基于证书密钥封装机制方案.在标准模型下基于判定性截断q-ABDHE问题和判定性1-BDHI问题的困难性,该方案被证明满足适应性选择密文攻击下的不可区分安全性,即满足选择密文安全性.与已有的标准模型下安全的基于证书密钥封装机制方案相比,该方案具有更高的计算效率和更低的通信带宽要求.     

可快速撤销的无证书公钥加密方案

密钥托管和用户密钥的快速撤销是基于身份的密码体制中亟待解决的关键问题.给出具有安全中介结构SEM(SEcurity Mediator)的无证书公钥加密方案的形式化定义,利用超椭圆曲线上的双线性对构造了一个具有安全中介结构的无证书公钥加密方案.该方案消除了在基于身份的公钥密码体制中存在的密钥托管和密钥撤销的限制.在BDH和逆Weil对等困难问题假设下证明了方案的安全性.     

基于无证书的两方认证密钥协商协议

两方认证密钥协商协议的设计主要基于传统公钥密码体制和基于身份的公钥密码体制.基于无证书的认证密钥协商方案避免了基于传统公钥证书方案存在的身份管理复杂性,同时也消除了基于身份方案中所固有的密钥托管问题.Park等人在2007年提出了选择身份安全模型下抗选择明文攻击(IND-sID-CPA)的无证书加密方案,在该方案的启发下提出了基于无证书体制的两方认证密钥协商方案,并与其他方案进行了安全性和有效性比较.该方案满足目前已知的绝大多数安全属性要求,特别是完美前向安全性,PKG前向安全性,已知会话相关临时秘密信息安全性以及无密钥托管等安全特性,同时保持了良好的计算效率.     

高效的基于证书可验证加密签名方案

针对传统公钥密码体制中存在的公钥证书管理问题和基于身份密码体制中存在的密钥托管问题,以及互联网上交易过程中存在的不公平性,将基于证书签名体制(CBS)与可验证加密签名(VES)相结合,提出了一种基于证书可验证加密签名体制CBVES。首先,定义了基于证书可验证加密签名方案的安全模型;然后,基于k-CAA问题和Squ-CDH问题的困难性,构造一个新的基于证书的可验证加密签名方案,并在随机预言机模型下证明了其安全性。与已有的基于证书可验证加密签名方案相比,所提出的方案是高效的,所需的计算量小,且具有需要仲裁人和指定验证人合作才能从可验证加密签名提取普通签名的优点。     

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.     

一个高效的基于证书签名方案

基于证书的公钥密码体制需要对用户的公钥进行认证,简化了传统的公钥密码系统中的证书管理过程,也克服了基于身份密码体制中存在的密钥托管问题。在随机预言机模型下,基于离散对数问题（DLP）,逆Diffie-Hellman问题（Inv-DHP）和计算性Diffie-Hellman问题（CDHP）构造了一个基于证书的签名方案,证明了它是存在性不可伪造的。该方案的算法只需要一个双线性对运算和一个预运算,在效率上优于已有的基于证书签名方案。     

一个安全的无证书签密方案

无证书的密码体制不但消除了传统公钥密码体制中的证书管理问题, 而且解决了基于身份密码体制中的密钥泄露问题。基于张磊等人的签名方案, 构造了一个安全的无证书签密方案。方案的安全性分析表明, 在DL和CDH问题困难性假设下, 能够抵抗适应性选择消息攻击下的存在性伪造。     

高效可证安全的基于证书数字签名方案

基于证书公钥密码系统是近年来提出的一种新型公钥密码体制,它结合了传统公钥密码体制和基于身份密码体制的优点,克服了其存在的问题。利用双线性映射,提出了一个基于证书的数字签名方案,在随机预言机模型下给出了严格的安全证明。方案的安全性基于q强Diffie-Hellman问题和扩展的逆计算Diffie-Hellman问题的困难性。分析表明,所构造的新方案满足正确性和存在不可伪造性,具有较高的安全性,不仅简化了证书管理过程,克服了密钥托管问题,而且方案的整体性能比较高。     

高效的基于证书数字签名设计方案*

基于证书加密结合了传统公钥密码加密和基于身份加密的优点,并克服了这两类加密体制中存在的问题。在计算性Diffie-Hellman问题困难的假设下,利用双线性对,构造了一个基于证书的数字签名方案,并在随机预言模型下证明了方案的安全性。方案设计简单,签名算法中不需要双线性对运算,仅在签名验证算法中存在一个双线性对运算,非常适合使用在计算能力和带宽受限的环境。     

一个强安全的无证书签名方案的分析和改进

无证书公钥密码体制结合了基于身份的密码体制和传统PKI公钥密码体制的优势,克服了基于身份的公钥密码体制的密钥托管问题及PKI系统的证书管理问题,具有明显的优势.对Hassouna等提出的一个强安全无证书签名方案进行安全分析.结果表明,该方案不能验证消息的完整性,存在消息篡改攻击,且方案未使用根据系统主密钥生成的私钥进行签名,所以不是无证书签名方案.在此基础上,提出了一个改进的无证书签名方案,在随机预言机模型下,基于椭圆曲线Diffie-Hellman问题假设,证明了该方案可以抵抗第一类强敌手和第二类敌手的攻击,满足存在性不可伪造的安全性.     

基于证书的抗泄露的安全加密方案

近期实践表明密码系统容易受到各种攻击而泄漏密钥等相关秘密信息, 泄漏的秘密信息破坏了以前的已证明安全的方案, 因此设计抗泄漏的密码学方案是当前密码研究领域的一个热点研究方向。设计一个基于证书的加密方案, 总的设计思想是使用一个基于证书的哈希证明系统, 这个证明系统包含一个密钥封装算法, 用这个密钥封装算法结合一个提取器去加密一个对称加密所用的密钥, 那么得到的加密方案就是可以抵抗熵泄漏并且是安全的。对方案的安全性分析和抗泄漏性能分析, 表明本方案在抵抗一定量的密钥泄漏和熵泄漏时可以保持安全性。     

云环境下集合隐私计算

多方保密计算是网络空间安全与隐私保护的关键技术,基于同态加密算法的多方保密计算协议是解决云计算安全的一个重要工具.集合隐私计算是多方保密计算的一个基本问题,具有广泛的应用.现有的集合隐私计算方案多是基于两方的情况,基于多方的方案较少,效率较低,且这些方案都不能扩展到云计算平台.本文首先设计了一种新的编码方案,根据新的编码方案和同态加密算法在云计算环境下构造了一个具有普遍适用性且抗合谋的保密计算集合并集问题解决方案.该方案中的同态加密算法既可以是加法同态又可以是乘法同态的加密算法.本文进一步利用哥德尔编码和ElGamal公钥加密算法构造了一种适用于云计算的高效集合并集计算方案.这些方案还可以对多个集合中的所有数据进行保密排序,并证明这些方案在半诚实模型下是安全的.本文中的方案经过简单改造,也可以保密地计算多个集合的交集.     

Inner product encryption from Middle-Product Learning With Errors

Inner product encryption (IPE) is an important research area of functional cryptosystems. It can improve user access control and fine-grained query, and has a wide range of applications in emerging fields such as cloud computing. Lattice-based inner product encryption has the advantages of resistance to quantum algorithm attacks and relatively simple encryption algorithms, and thus has good application prospects. Currently, the provable security of lattice-based public key encryption schemes is mostly based on the learning with errors (LWE) and polynomial learning with errors (PLWE) problems. However, most of the encryption schemes based on LWE problems suffer from the problem of oversized public keys and ciphers. Although encryption schemes based on the PLWE problem further reduce the size, their hardness is limited by polynomials and the security guarantees are weakened. Compared with the LWE and PLWE problems, the Middle-Product Learning With Errors (MP-LWE) problem relaxes the polynomial restriction and makes full use of the polynomial features to achieve a better balance between security and efficiency. Inspired by this, we have proposed the inner product encryption scheme of Sel-IND-CPA-secure in SocialSec 2022. In this paper, to extend the existing work and improve the functionality of IPE, we construct single-input and multi-input inner product encryption schemes of Ad-IND-CPA-secure, and also evaluate the efficiency of the schemes.     

移动云计算中基于身份的轻量级加密方案

针对移动云计算中数据安全和移动用户的隐私保护问题,结合在线离线和外包解密技术,对基于身份加密机制（IBE）中加密和解密算法进行扩展,提出了一种可外包解密的基于身份在线离线加密方案,并证明其安全性,构造出适合于移动云计算环境中轻量级设备保护隐私数据的方案。为了减少移动终端运行IBE的加密和解密开销,利用在线离线技术将IBE的加密分解为离线和在线两个阶段,使得移动设备仅需执行少量简单计算即可生成密文;在此基础上,利用外包解密技术,修改IBE的密钥生成算法和解密算法,增加一个密文转化算法,将解密的大部分复杂计算外包给云服务器,移动设备仅计算一个幂乘运算即可获得明文。与现有IBE方案的性能相比,该方案具有较少的加解密开销,适合于轻量级移动设备。     

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。     

基于云计算的混合超混沌加密算法研究

针对云计算环境中的数据安全问题,提出了一种基于云计算的混合超混沌加密算法。首先,选取三个超混沌系统的初始值作为密钥参数,利用超混沌系统更加复杂的动力学行为产生随机特性良好的混沌序列;接着,对三个超混沌系统进行预处理后,进而设计一个混合超混沌分组加密方案;最后,基于MapReduce的云计算分布式编程模型,设计并行超混沌加密算法。实验结果和分析表明,算法具有执行效率高,密钥空间大及密钥敏感性良好的特性。     

高效的基于证书代理重加密方案

已有基于证书代理重加密方案的构造严重依赖双线性对运算,计算效率不高。针对这一问题,提出了一个高效的基于证书代理重加密方案。所提出方案的加密算法无须作双线性对运算,而其他算法至多作一次双线性对运算,因此显著提高了方案的计算性能。与现有基于证书代理重加密方案相比,该方案具有计算效率高和通信带宽低的优点。基于[q-mBDHI]问题和[1-BDHI]问题的困难性假设,该方案在随机预言模型下被严格证明满足适应性选择密文攻击下的密文不可区分安全性,即满足选择密文安全性。     

高效不含双线性对的基于证书签名方案

目前大多数基于证书密码体制的数字签名方案都使用双线性对构造, 计算开销较大、计算效率低, 因此有必要研究更安全、更高效的基于证书签名方案。基于离散对数难题和分叉引理, 提出了一个不含双线性对运算的基于证书数字签名方案, 并在随机预言模型下证明了方案的安全性, 分析了方案的效率。分析表明, 方案可以抵抗用户伪造攻击和CA伪造攻击, 抵抗公钥替换攻击, 并且计算效率较高, 适合应用于移动通信等计算能力和带宽受限的领域。     

基于SM9的CCA安全广播加密方案

选择密文安全模型能有效刻画主动攻击,更接近现实环境.现有抵抗选择密文攻击的密码算法以国外算法为主,缺乏我国自主设计且能抵抗选择密文攻击的密码算法.虽然实现选择密文安全存在通用转化方法,代价是同时增加计算开销和通信开销.基于国密SM9标识加密算法,提出一种具有选择密文安全的标识广播加密方案.方案的设计继承了SM9标识加密算法结构,用户密钥和密文的大小都是固定的,其中用户密钥由一个群元素组成,密文由3个元素组成,与实际参与加密的接收者数量无关.借助随机谕言器,基于GDDHE困难问题可证明方案满足CCA安全.加密算法的设计引入虚设标识,通过该标识可成功回复密文解密询问,实现CCA的安全性.分析表明,所提方案与现有高效标识广播加密方案在计算效率和存储效率上相当.     

基于隐秘映射组合公钥的云计算密钥管理方案

为了保证云计算安全, 在分析云计算的安全需求的基础上, 基于椭圆曲线密码体制提出了一种适用于分布式云计算的隐秘映射组合公钥密钥管理方案。详细地阐述了密钥管理的一系列操作过程, 包括密钥初始化、密钥分发、密钥协商、密钥更新及密钥销毁等。分析表明, 该方案能够正确高效地解决云计算密钥大规模管理和存储问题, 具有高度可扩展性, 能够抵抗共谋攻击, 能保证云计算提供安全可靠的服务。