一种基于属性的固定密文长度广播加密方案*

针对目前基于属性的广播加密方案存在密文较长、加解密时计算花销较大等问题,提出了一种高效的密文策略的基于属性的广播加密方案。该方案基于椭圆曲线加密算法,采用动态门限访问结构,加密方可根据需要动态调整门限值。该方案仅当用户的身份信息包含在广播的授权用户集合中并且用户的属性包含在访问结构中时,解密方方可通过双线性配对运算进行密文解密。方案的密文长度及加解密双线性对运算次数固定,计算效率高并且通信开销小。仿真结果验证了方案的有效性。方案安全性是建立在q-BDHE假设之上,在标准模型下可证CPA安全。     

基于双线性映射的非对称公钥叛逆者追踪

基于椭圆曲线上的双线性映射提出一种非对称公钥叛逆者追踪方案。采用Lagrange插值实现一个密钥一次加密对应多个不同的解密密钥解密。结合Weil配对的双线性特性并利用与普通密文概率不可区分的输入信息,使得盗版解码器输出叛逆者的订购记录,从而实现以黑盒子追踪方式确定出所有叛逆者。该方案具有完善的可撤销性和不可否认性,其安全性基于椭圆曲线上双线性判定Diffie—Hellma问题的困难性。     

素数阶群上快速解密的KP-ABE方案

大部分基于属性的加密方案(ABE)解密开销随解密时用到的属性数量呈线性增长,解密时双线性对运算为常数次的快速解密ABE方案(FABE)能用来解决此问题。针对现有自适应安全的FABE方案在合数阶群上构造,解密运算时双线性配对计算开销过大的问题,提出一种素数阶群上快速解密的密钥策略ABE(PFKP-ABE)方案。首先基于对偶正交基和线性秘密共享(LSSS)技术提出一个PFKP-ABE方案,然后采用对偶系统加密技术构建一系列两两不可区分的攻击游戏证明该方案在标准模型下是自适应安全的。性能分析表明,与现有的合数阶群上一种快速解密自适应安全密钥策略ABE方案(FKP-ABE)相比,该方案在自适应安全的前提下,解密计算速率提高了约15倍。     

基于身份认证的手机支付系统的设计与实现

通过椭圆曲线上的Weil配对的双线性和Euler准测，提出了一种基于身份认证的签名加密方案。它不仅可以获得较快的加密解密速度，辨别消息的真伪，还能抵抗重发密文的攻击。该方案降低了公钥的存储和管理成本，签名长度大约是Guillou Quisquater签名长度的1/4。针对手机自身的特点，设计了一种基于该签名加密方案的手机支付系统，并进行了安全性和有效性分析。     

一种基于身份的认证加密新方案

将传统的对称加密方法与基于身份的公钥加密系统相结合，设计了一种基于身份的认证加密方案，该方案用椭圆曲线上的双线性映射构造，其安全性基于双线性的计算Diffie-Hellman假设和单向的Hash函数。与以往的文献中基于身份的公钥加密方法相比，该方案系统初始化简单、加密/解密效率高，具有较低的通信成本。     

基于Weil对的多接收者公钥加密方案

提出了一种多接收者公钥加密方案,称为基于双线性映射的多接收者公钥加密(pairing-based multi-recipient encryption,简称PBMRE).该方案使用椭圆曲线上的Weil对和Shamir的秘密分享方法来构造.利用秘密分享方法处理私钥,可以将一个解密私钥转换成多个用户私钥.利用Weil对的双线性,在解密时可以重新组合解密私钥.经过分析,给出的多接收者公钥加密方案效率高,并且能抵抗多个接收者的合谋攻击.基于间隙双线性Diffie-Hellman假设,证明了该体制具有抗自适应选择密文攻击的不可区分安全性(indistinguishability under adaptive chosen ciphertext attack,简称IND-CCA2).     

基于身份认证的离线电子支付系统安全性研究

利用椭圆曲线上Weil配对的双线性性质和Euler准测,提出了一种新的基于身份认证的签名加密方案.它集密钥交换、数字签名、和数据加密解密功能于一体,不仅可以获得较快的加密解密速度,辨别消息的真伪,还能抵抗重发密文的攻击.该方案降低了公钥的存储和管理成本,签名长度大约是Guillou-Quisquater签名长度的1/4.利用该方案构造了一种安全的离线电子支付系统,能够有效地防止重复消费、窃听、篡改和高手段的犯罪,并对该系统进行了安全性和有效性分析.     

基于身份加密体系IBE的软件实现

在可实现的基于身份加密体系IBE(Identity-Based Encryption)中,椭圆曲线上的双线性对可用于IBE加解密算法的构造。目前尚无关于IBE加密体系软件实现中Tate对的计算及化简的研究。针对这一事实,提出一种基于软件实现的IBE体系架构。从算法层次深入研究了BF-IBE加密方案的加解密流程以及椭圆曲线上双线性对Tate对的计算方法,完成了BF-IBE中Tate对的化简,在Windows VC++6.0软件环境下实现了IBE加解密运算。     

一个高效的基于证书的短签名方案

在Gentry所提出的基于证书加密概念的基础上,构造一个高效的基于证书的短签名方案。方案使用证书作为用户临时签名密钥的一部分,有效简化了证书的管理,克服了证书的发布和密钥托管问题。所提方案在签名产生阶段不需要任何双线性对运算,在签名验算阶段也仅需要一个双线性对运算。因此,方案具有更短的签名长度、更少的计算代价和更高的执行效率。     

一个标准模型下的匿名IBE方案

大多数基于身份的加密方案(Identity-based Encryption,IBE)不具备接收者匿名性.提出了一个匿名IBE方案,方案基于判定性双线性DH假设(Decisional Bilinear Diffie-Hellman,DBDH),对于选择明文攻击(Chosen Plaintext Attack,CPA)是安全的.最后,给出了方案正确性证明、匿名性分析以及安全性证明.方案的优势是加密过程不需要对运算、接收者匿名等.与Gentry的方案相比,本方案所基于的困难性问题更常见,弥补了DBDH假设下匿名IBE的空缺.     

一个单方加密-多方解密的公钥加密方案

以Shamir的门限秘密共享方案和对称密码算法为基础,基于椭圆曲线上的双线性变换提出了一个具有多个解密者的单方加密-多方解密公钥加密方案.在该方案中,消息发送者具有一个唯一的加密密钥,而每个消息接收者都具有不同的解密密钥.使用加密密钥所加密的密文可以被任意解密密钥所解密,得到同样的明文信息.分析发现,该加密方案不仅安全有效,同时,它还具备前向保密性,即使加密者的主密钥泄露,也不会影响之前加密信息的安全性.文中方案具有非常重要的应用价值,尤其可以用来实现安全广播/组播和会议密钥的安全分发.     

可证明安全的多接收者公钥加密方案设计与分析

针对现有安全广播协议密钥分发效率较低的问题,提出了一种通过多接收者公钥加密实现安全广播的方法.以Shamir的门限秘密共享方案为设计基础,首先提出了一个基于椭圆曲线上双线性变换的具有抗不可区分选择明文攻击(IND-CPA)安全性的多接收者公钥加密方案,然后对所提方案进行安全扩展,在此基础上最终提出了一个具有抗不可区分自适应选择密文攻击(IND-CCA2)安全性的多接收者公钥加密方案.基于双线性判定Diffie- Hellman假设和双线性间隙Diffie-Hellman假设,对上述所声称的IND-CPA安全性和IND-CCA2安全性进行了证明.同时,对方案的正确性及性能等进行了分析和证明.分析发现,该方案是一个安全、有效的公钥加密方案.由一个加密密钥所加密的密文可以被多个解密密钥解密而得到其所对应的明文,这使得该方案具有非常重要的应用,尤其是可以用来实现安全广播,以便在不安全的、开放的网络环境中安全地广播敏感信息.     

基于密文策略属性加密的云存储访问控制方案

针对现有方案存在的访问策略公开、密文存储开销较大的问题,提出一种支持策略隐藏且固定长度密文的云存储访问控制方案,并在安全模型下证明方案可抵抗选择明文攻击。方案中用户私钥由多个授权机构共同生成,中央授权机构不参与生成任何主密钥与属性私钥;访问结构隐藏在密文之中,恶意用户无法通过访问结构获取敏感信息。此外,方案实现了固定密文长度,并且加密时的指数运算和解密时的双线性对运算次数均是固定值。最后,理论分析和实验结果表明该方案在密文长度和加解密时间上都明显优于对比方案。     

一个高效的基于证书数字签名方案

基于证书公钥密码学是Gentry在Eurocrypt 2003上首次提出的,它克服了传统公钥系统中存在的证书管理问题和基于身份公钥系统中存在的密钥托管问题。基于计算性Diffie-Hellman假设,构造一个Shnorr型的高效的基于证书数字签名方案,并在随机预言机模型（Random Oracle Model）下证明其安全性。该方案在签名算法中不需要任何双线性对运算,在签名验证算法中只需要一个双线性对运算,在效率上优于已有的基于证书数字签名方案。     

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。     

结合公钥加密和关键字可搜索加密的加密方案

带关键字搜索的公钥加密(PEKS)是一种有用的加密原语，它允许用户将在加密数据上搜索的功能委托给不可信的第三方服务器，而不影响原始数据的安全性和隐私性。但是，由于缺乏对于数据的加密以及解密能力，PEKS方案不能单独进行使用，必须与标准的公钥加密方案(PKE)相结合。因此，Baek等人在2006年引入了一种新的加密原语，称为结合PKE和PEKS的加密方案(PKE+PEKS)，它同时提供了PKE和PEKS的功能。目前，已有文献提出了几种PKE+PEKS方案。然而，他们都没有考虑关键字猜测攻击的问题。本文提出一个新的高效且能够抵抗关键字猜测攻击的PKE+PEKS方案，与已有方案相比，该方案在性能上有很大的提升，并且在生成关键字和数据密文时，不需要使用双线性对，极大地降低了计算和存储成本。安全性分析表明，本文中所提出的方案能够满足密文隐私安全性、陷门不可区分性和抗关键字猜测攻击的安全性。效率分析表明，本分提出的方案更加高效。     

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。     

Efficient fully homomorphic encryption from RLWE with an extension to a threshold encryption scheme

In this paper, we present an effective fully homomorphic encryption (FHE) from ring learning with errors (RLWE) assumption without using Gentry’s standard squashing and bootstrapping techniques. Our FHE scheme is to modify the recent FHE scheme of Brakerski. We use the re-linearization technique to reduce the length of ciphertext considerably, and use the modulus reduction technique to manage the noise level and decrease the decryption complexity without introducing additional assumptions. Furthermore, with the key-homomorphic property, we extend our FHE scheme to a threshold fully homomorphic encryption (TFHE), which allows parties to cooperatively decrypt a ciphertext without learning anything but the plaintext. The TFHE scheme can be protected from related-key attacks, as long as we add extra smudging noise during sensitive operations.