隐私保护且支持用户撤销的属性基加密方案

自从Sahai和Waters提出了基于属性加密的概念,密文策略的属性基加密(ciphertext-policy attribute-based encryption, CP-ABE)体制因其使用场景的广泛性受到了各界的青睐.对于使用移动设备进行属性基加解密的用户而言,大量的双线性对运算带来的电池耗费是不经济的;同时,由于在云环境系统下用户属性的动态性和访问结构的公开性,也会导致属性失效和用户隐私泄露的问题.为了解决上述问题,构造了一个隐私保护的且支持用户撤销的属性基加密方案,达到了完全隐藏访问结构并通过密钥更新机制灵活地实现用户撤销;同时,该方案将计算代价较高的双线性对操作外包给云存储提供方执行,以降低移动设备用户的计算代价,为了遏制云端的不端行为或对云端恶意攻击,提供了对转换密文的验证功能,保证了转换后密文未被非法替换,使之更适用于安全的手机云应用.     

隐藏访问策略的属性基加密机制

在属性基加密方案中,加密者通常把访问策略与密文一起发送给用户,但有时访问策略本身就是敏感信息,需要保密。提出一种新的较高效的匿名访问属性基加密方案,在加密过程中通过隐藏部分子集值以使授权用户有效密文和非授权用户无效密文不可区分,在对称双线性群组的基础上实现了访问匿名。与同类的匿名访问方案比较,新方案减少了双线性对和幂运算的次数,提高了算法的效率,并缩短了分析密文、密钥等的长度。分析结果表明,该算法可以在保持现有公共参数不变的情况下增加新的属性,增强了系统的灵活性。同时可证明新方案在双线性判定性假设下的安全性。     

支持隐私保护的多机构属性基加密方案

针对云环境中用户敏感信息的保护,提出一种支持隐私保护的多机构属性基加密(attribute based encryption, ABE)方案.该方案采用半策略隐藏方式,将属性分为属性名和属性值2部分,通过对用户的属性值进行隐藏,实现对用户的隐私保护,避免用户的具体属性值泄露给其他任何第三方.另外,加密时仅对与访问策略相关的属性名进行加密,而不是对系统所有属性进行加密,改变了已有的隐私保护属性基加密方式,大大减短了密文长度.方案的安全性依赖于DBDH假设,并且在标准模型下满足自适应选择明文攻击安全.同时,通过与其他方案的对比,方案计算代价和存储代价都有明显优势,尤其是密文长度仅与访问策略设置的属性相关,更加适用于实际应用中用户属性规模远远小于系统属性规模的情况.     

工业物联网环境下可外包的策略隐藏属性基加密方案

针对工业物联网环境下数据访问控制方案存在解密设备计算负担过重,无法保护解密设备隐私信息,以及不能追踪恶意设备等问题,文章提出一种工业物联网环境下可外包的策略隐藏属性基加密方案。该方案借助边缘计算技术将海量工业数据的大部分解密操作外包给边缘计算节点,极大减轻了解密设备的计算负担。该方案将属性基加密中的访问结构进行拆分,引入策略隐藏技术,在实现工业数据机密性的同时保护解密设备的隐私信息。此外,文章利用区块链技术对系统内设备进行监管和审计。安全性分析表明,该方案在选择明文攻击下是安全的。文章在PBC密码库和Hyperledger Fabric区块链平台上将该方案与同类方案进行模拟仿真,结果表明,该方案具有较高的计算效率,适用于工业物联网环境。     

基于属性重加密方案的云存储数据安全共享研究

随着新技术和计算力的提升,为了保证医疗数据的安全共享,在密文策略属性基加密和代理重加密技术基础上,提出了一种多机构授权的云存储医疗数据安全共享方案。结果表明,当策略属性数量为200时,改进方案的重密钥生成时间为11 000 ms。改进方案在属性数量为300时,用户计算消耗的总时间为19 000 ms。改进方案在属性数量为300时,用户存储消耗的总长度始终保持在常量不变。在重加密密钥生成方面,改进方案运行时间高,但在解密阶段的运行有着较好的效率。同时在计算和存储的总开销上,改进方案性能较好,有效降低云存储系统中用户的资源消耗。因此,改进方案云存储医疗数据安全共享具有实际的应用价值。     

完全隐藏策略的基于属性可搜索加密方案

目前的基于属性可搜索加密方案（ATT-PEKS）,虽然解决了关键词密文只能被唯一用户搜索的限制,实现了加密数据的多用户共享,但是却没有隐藏访问策略,访问策略一旦被不好奇且不可信赖的服务器攻击者获取到,可能会造成机密信息的泄露。所以,为了解决此问题,提出了完全隐藏策略的基于属性可搜索加密方案,并给出了具体的算法构造,使得方案不仅具有多用户数据共享的优势,还实现了访问策略的完全隐藏。并对此方案进行了安全性以及性能分析,证明了方案具有在属性集合模型下的抗攻击性安全,还能保证索引和关键词明文的机密性。在性能方面使用较少的运算量就可实现隐藏访问策略和加密数据共享两大功能。     

基于区块链的多权限属性隐藏电子病历共享方案

现阶段,不同医院之间没有数据交换共享,容易形成数据孤岛。同时,区域医疗数据含有大量患者的敏感信息,这些数据的公开获取、共享及流通会导致恶意篡改、窃取、滥用与所有权丢失,从而泄露患者隐私。由于庞大的医疗数据量以及医疗数据的非结构化,一些具有较强针对性的恶意攻击更加难以防范与追责,如对医疗数据的窃取、篡改、勒索等恶意攻击。针对以上问题,提出一种基于区块链的多权限属性隐藏电子病历共享方案,以实现共享电子病历的细粒度访问的同时,保证患者隐私安全。引入多授权属性加密（MA-ABE）算法,利用多权限机构管理分散属性,同时通过哈希函数来识别不同用户,可以有效抵抗不同权限用户之间的共谋攻击;利用线性秘密共享方案（LSSS）实现属性的部分隐藏,将属性分为属性名与属性值两部分,以保护属性隐私;结合区块链公开透明、不易篡改等特性,设计访问策略可更新算法,基于访问策略更新算法追加策略区块,将新的访问策略上传至区块链中形成策略可更新溯源链,在隐藏策略条件下实现分布式和可信赖的访问控制管理,同时实现数据隐私保护和用户行为的可追溯。通过安全性证明和实验分析,所提方案能在有效保护属性隐私的同时,降低计算开销。     

隐藏访问结构的密文策略的属性基加密方案

在密文策略的属性基加密方案中,用户的私钥与属性集合关联,密文与访问策略关联,当且仅当用户私钥中所包含的属性满足嵌入在密文中的访问策略时,用户方能成功解密该密文。在现有方案的解密过程中,访问策略连同密文被发送给解密者,这意味着加密者的隐私被泄露。为解决该问题,提出了具有隐藏访问策略的密文策略属性基加密方案,以保护加密者的隐私;并基于DBDH假设,证明了该方案在标准模型中是选择明文安全的。     

面向移动终端的密文可验证属性基可搜索加密方案

轻量级设备的数据大多都存储在云服务器上。由于云服务不完全可信,且传统的单关键词可搜索加密会产生许多与检索内容无关的信息,因此提出一个面向移动终端的密文可验证属性基可搜索加密方案。该方案结合CP-ABE技术控制访问细粒度,引入可信第三方进行数据完整性验证,同时帮助用户进行部分解密工作。该方案在困难问题假设下被证明是选择性不可区分的密文策略和选择明文攻击IND-sCP-CPA及不可区分的选择关键词攻击IND-CKA。理论分析和数值模拟实验表明,该方案具有更高的效率。     

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。     

面向云存储的支持完全外包属性基加密方案

广泛应用于云存储环境的属性基加密方案在密钥生成、数据加密和解密阶段需要大量计算资源,且计算量与属性集合或访问策略复杂度呈线性增长关系,该问题对于资源受限的用户变得更加严重.为解决上述问题,提出一种支持可验证的完全外包密文策略属性基加密方案.该方案可以同时实现密钥生成、数据加密和解密阶段的外包计算功能,并且能够验证外包计算结果的正确性.该方法可以有效减轻云存储系统中属性授权机构、数据拥有者和数据用户的计算负担.然后,在随机预言机模型下证明了所提方案的选择明文攻击的不可区分安全性,提供了所提方案的可验证性证明.最后,理论分析与实验验证结果表明所提方案在功能性和效率方面具有优势,更加适合实际应用情况.     

属性匹配检测的匿名CP-ABE机制

属性基加密（简称ABE）机制以属性为公钥,将密文和用户私钥与属性关联,能够灵活地表示访问控制策略,从而极大地降低数据共享细粒度访问控制带来的网络带宽和发送节点的处理开销.作为和ABE相关的概念,匿名ABE机制进一步隐藏了密文中的属性信息,因为这些属性是敏感的,并且代表了用户身份.匿名ABE方案中,用户因不确定是否满足访问策略而需进行重复解密尝试,造成巨大且不必要的计算开销.文章提出一种支持属性匹配检测的匿名属性基加密机制,用户通过运行属性匹配检测算法判断用户属性集合是否满足密文的访问策略而无需进行解密尝试,且属性匹配检测的计算开销远低于一次解密尝试.结果分析表明,该解决方案能够显著提高匿名属性基加密机制中的解密效率.同时,可证明方案在双线性判定性假设下的安全性.     

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。     

基于属性基加密的区块链数据共享模型

为确保当前区块链数据共享机制中的隐私保护及数据安全,受属性基加密技术能够有效实现云上数据安全共享与访问控制的启发,提出了基于属性基加密的区块链数据共享模型.该模型基于Waters所提出的密文策略属性基加密(CP-ABE)方案,首先,在私钥生成阶段,数据使用方委托多个节点参与联合计算并存储部分私钥,其他数据使用者则不可获取完整密钥,从而提升了私钥的生成效率;其次,为防止密钥滥用及算法中参数的管理,定义了一种密钥传递事务数据结构,实现了CP-ABE算法的可追责性;最后,通过构建具有链上链下协同计算与存储功能的共享链,实现了属性基加密与区块链系统的有效融合.安全性分析和实验仿真结果表明,所提模型在密钥生成计算效率和实际业务场景方面有一定的优化,满足工程应用的需要.     

基于同态加密的密文策略属性加密方案

属性加密方案极其适用于云存储环境下的数据访问控制,但用户私钥的安全问题仍然是一个极具挑战的问题,影响了属性加密的实际运用。针对该问题,提出一种基于同态加密的密文策略属性加密方案,属性授权中心和云服务中心拥有包含各自系统私钥信息的秘密坐标,两者利用各自秘密坐标进行保密计算两点一线斜率的方式来交互生成用户私钥。分析结果表明,所提方案在消除单密钥生成机构的同时极大地降低了生成用户密钥所需的通信交互次数,从而降低了交互过程中秘密信息泄露的风险。     

密文策略的属性基并行密钥隔离加密

对于公钥密码体制来说,私钥泄漏是一种十分严重的威胁.传统密码系统可以通过撤销公钥来应对私钥泄漏,但在属性基密码系统里,公钥由属性集合表示,对这些属性集合的撤销不太可行.目前,密钥隔离机制是减轻密钥泄漏所带来危害的一种有效方法.为了处理属性基密码系统中的密钥泄露问题,将并行密钥隔离机制引入到密文策略的属性基加密中,提出了密文策略的属性基并行密钥隔离加密(ciphertext policy attribute-based parallel keyinsulated encryption,简称CPABPKIE)的概念.在给出CPABPKIE的形式化定义和安全模型的基础上,构建了一个不需要随机预言机模型的选择ID安全的CPABPKIE方案.所提方案允许较频繁的临时私钥更新,同时可以使协助器密钥泄漏的几率保持较低,因此增强了系统防御密钥泄漏的能力.     

基于群签名的属性加密方案

基于密文的属性加密机制（CP-ABE）在针对敏感数据的机密性保护中有广泛应用。在CP-ABE中，用户访问密文时，访问策略与密文同时发送给用户用于解密，而访问策略同样包含隐私信息，导致隐私信息被泄露。在传统的CP-ABE方案中引入群签名，实现对访问策略中属性的隐藏，防止了策略中的隐私泄露，并满足在选择明文攻击下的不可区分性。     

改进的隐藏访问结构的CP-ABE方案

隐藏访问结构的密文策略属性基加密(CP-ABE)算法能将访问结构隐式地嵌入密文中,用户即使多次尝试不同的属性组合,也无法得出访问结构,而避免了加密方的相关信息的泄露,但是同时也导致了计算复杂、访问效率低等问题。文中提出了一种改进方案,将双线性对的运算量减少了近一半,有效地提高了效率,并且证明了在DBDH(判定双线性问题)假设下,该方案在标准模型下是选择明文安全的。     

基于时间因子的可撤销可追踪属性基加密方案

现有的属性基加密方案访问策略中较少涉及时间因子,用户为自己的数据设置访问策略时,无法对访问数据的用户拥有属性的时间进行限定,针对恶意泄露密钥的用户进行追踪并撤销也是属性基加密中的挑战性问题,现有的可撤销方案存在计算量太大、效率过低等缺陷。针对这些问题,提出一种基于时间因子的可撤销可追踪属性基加密方案,在用户密钥中分别标记用户获取属性的时间,访问策略中对用户获取属性最早/最迟时间进行限定,解密时对用户属性时间进行验证,丰富了系统的访问策略并实现了方案的后向安全,通过时间验证服务器对用户解密阶段进行管理,用户属性撤销时仅需要更新用户时间标记因子,用户撤销时仅需要删除时间因子,实现方案高效撤销和前向安全。最后,在DBDH假设下,所提方案是IND-CPA安全的。性能分析和实验结果表明,所提方案有较丰富的功能和较高的性能。     

一种支持属性撤销的密文策略属性基加密方案

针对传统属性基加密方案中单授权中心计算开销大以及安全性较差等问题,通过引入多个授权中心以及安全两方计算协议等技术,提出一种支持细粒度属性级撤销和用户级撤销的密文策略属性基加密方案.引入多个属性授权中心以颁发并更新属性版本秘钥,同时秘钥生成中心与云存储服务器之间进行安全两方计算等操作,生成并更新用户密钥,从而进行细粒度属...