一种可抵抗关键词猜测攻击的动态非对称可搜索加密方案

密文搜索可以用于保护用户存储在云端的文件,防止隐私的泄露,允许用户在不泄露明文信息的情况下进行搜索,根据使用密钥体制的不同,可分为对称可搜索加密和非对称可搜索加密。但是现有大多数的PEKS方案的索引构造都是基于文件-关键词对,每次搜索都需要遍历所有文件,这会使方案的搜索效率较为低下,并且现有的PEKS方案大都只支持静态的搜索操作,云端的文件不能进行动态更新必然带来资源上的浪费和使用上的不便。针对存在的问题,提出一种较为高效的动态公钥可搜索加密方案,与其他同类方案相比具有一定的优势,并在随机预言模型下证明该方案具有适应性动态选择关键词攻击下的安全性,且可抵抗敌手的关键词猜测攻击。     

基于国密SM9的可搜索加密方案

为满足密文数据安全级别的要求,现有基于身份的可搜索加密方案多次使用安全参数较大的对称双线性对运算,导致计算效率降低,且其密钥形式难以与国家商用密码算法SM9相结合。针对该问题,设计一种基于SM9密码算法的可搜索加密方案。在离散椭圆曲线的两个子群中分别生成用户的公私钥对,使方案的密钥形式与SM9密码算法保持一致,解决经SM9密码算法加密后数据的检索问题,同时结合SM9密码算法,基于非对称双线性特性在确保方案安全性的同时提高检索效率。根据双线性对的性质分析该方案的正确性和安全性,并验证其满足在随机谕言模型下的适应性密文不可区分性和陷门不可区分性。仿真结果表明,与EdIBEKS、PEAKS、dIBAEKS方案相比,该方案在索引生成算法、陷门生成算法和检索匹配算法上的计算效率分别平均提高了77%、16.67%、28%以上。     

前向安全的多用户多关键词可搜索加密方案

通过分析现有的动态可搜索加密方案，针对多用户动态可搜索加密方案不支持多关键词搜索和存在搜索效率不佳等问题，提出一种满足前向安全的多用户多关键词可搜索加密方案。使用布隆过滤器得到多关键词的检索文件，利用双线性的性质实现多用户的访问控制，检索结果更佳；搜索陷门由代理服务器和授权用户共同实现，保证陷门的安全；根据关键词状态信息和状态的单向访问索引结构，实现前向安全。通过可证明安全分析了方案的安全性。     

抗关键词猜测攻击的可搜索公钥加密方案

已有带关键词搜索的公钥加密方案和无安全信道的带关键词搜索的公钥加密方案存在关键词猜测攻击的安全性缺陷。针对这一问题,提出了一个无安全信道无指定服务器的带关键词搜索的公钥加密方案框架。该框架不仅具有无安全信道和无指定服务器的优点,而且有效解决了关键词猜测攻击的问题。基于该框架,构造了一个高效基于双线性对的无安全信道无指定服务器的带关键词搜索的公钥加密方案,并在标准模型中严格证明了该方案满足适应性选择关键词攻击下的关键词密文不可区分安全性和关键词陷门不可区分安全性。与已有的一些带关键词搜索的公钥加密方案和无安全信道的带关键词搜索的公钥加密方案相对比,该方案不仅具有优良的特性,而且在计算效率和通信代价上具有明显的优势。     

一种安全高效的无证书可认证密钥协商方案

针对两方密钥协商方案普遍存在高效性和安全性不可兼顾问题,在无证书公钥密码体制下给出一种安全高效的可认证两方密钥协商方案。该方案使用一般的而非映射到点的Hash函数并预先处理一个双线性对运算,降低计算复杂度,提高了执行效率;增加用户间的身份认证,提高了安全性。性能分析表明,新方案满足前向安全性;抗密钥泄露伪装攻击;已知会话临时秘密信息安全性等目前期望的安全属性,且有较好的执行效率。     

一个无证书的环代理签名方案

无证书公钥密码体制既简化了传统公钥密码体制负担过重的密钥管理问题,又消除了基于身份的公钥密码体制所固有的密钥托管缺陷.基于无证书公钥密码体制提出一个高效的环代理签名方案,其成员私钥不再由密钥生成中心KGC单独产生,而由KGC和用户合作生成.安全性和有效性分析比较,该方案既具有环签名的无条件匿名性,原始签名人能匿名授权代理权限,又满足强代理签名的所有安全特性,能够有效抵制KGC的强伪造攻击;其环代理授权过程,不需要双线性对运算且标量乘运算代价较现有最优方案减少了一半,其效率具有明显优势,适用于需要匿名性且带宽受限的场合.     

群组内基于区块链的匿名可搜索加密方案

公钥可搜索加密技术不仅可以保护云存储中用户的数据隐私,还可以提供数据在不解密的条件下进行密态数据搜索的功能。针对群组内用户进行密文安全搜索的需求,本文以群组为单位使用基于身份的广播加密进行数据的加密与密钥封装,以基于身份的可搜索加密构造关键词密文及关键词陷门,提出了一种群组内的公钥可搜索加密方案,保证了只有群组内的授权用户才可以进行安全搜索并解密数据。此外,为保护用户的身份隐私,通过构造匿名身份,避免了因云服务器好奇行为而造成的用户身份泄露问题。同时,在按需付费的云环境中,为了防止云服务器向用户返回部分或不正确的搜索结果,文章结合区块链技术,使用区块链作为可信第三方,利用智能合约的可信性,在用户验证搜索结果正确后向云服务器支付搜索费用,解决了用户与云服务器之间的公平支付问题。并加入了违规名单机制,防止恶意用户对系统可用性造成影响。在安全性方面,通过基于判定性双线性Diffie-Hellman问题与判定性Diffie-Hellman问题进行安全性分析,证明了在随机谕言机模型与标准模型下方案满足关键词密文与关键词陷门的不可区分性。最后,通过功能对比表明本方案有较强的实用性,利用Charm-crypto密码库对方案进行效率对比,其结果表明本方案与其他相关方案相比具有较低的计算以及通信开销。     

一种可验证的公钥可搜索加密方案

公钥可搜索加密能实现基于密文的信息检索,适用于云计算环境。但现有公钥可搜索加密方案普遍依赖于双线性对,并且无法对服务器返回的搜索结果进行验证,效率和安全性较低。为此,基于El Gamal加密算法提出一种可验证的公钥可搜索加密方案。该方案使用El Gamal加密算法替代双线性对运算,与传统算法相比具有较低的计算复杂度,并且易于实现。在密文关键词及加密文件生成算法中,采用El Gamal签名算法对关键词的哈希值进行数字签名。当收到服务器返回的搜索结果后,用户可以通过计算得到发送者的公钥,并对相应的签名值进行验证,从而有效防止服务器返回错误结果。     

一种有效的带关键字搜索的代理重加密方案

带关键字搜索的公钥加密(PEKS)是一种实用的加密范例,它可以在不损害原始数据安全性的情况下搜索加密数据,同时它为解决公钥密码系统中的加密数据检索问题提供了一种有前途的解决方案。作为PEKS和代理重加密(PRE)的组合,带关键字搜索代理重加密允许一个半信任的代理同时重新加密和搜索委托的加密数据。在2010年,Shao等人首先提出了一种基于关键词搜索的代理重加密方案,但其方案的安全性是以降低计算效率为前提的。本文提出一个新的带关键字搜索的代理重加密方案来解决这个问题。与已有的方案相比,本文方案在性能上有明显的提升,使得整个方案除了测试算法外,其他算法都无需使用双线性对运算。本文方案同时满足陷门不可区分和关键字密文不可区分的安全性。对比分析表明,该方案是有效的、实用的。     

非安全信道下的高效可搜索加密方案

为对云存储技术中的密文数据进行安全检索,提出一种非安全信道下的可搜索加密方案,并给出将双系统加密方案转换到非安全信道下的双系统可搜索加密方案的一般方法。云端服务器通过与用户提供的关键词相对应的陷门,从大量加密文件中检索包含特定关键词的文件,而无需获知关于云中原始文件的任何信息。分析结果表明,与传统可搜索加密数据检索方案相比,该方案能够缩短陷门与密文的长度,且验证过程仅需2次双线性对运算。     

区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案

可搜索加密技术在不解密的情况下搜索加密数据.针对现有的可搜索加密技术没有考虑数据用户细粒度搜索权限的问题,以及现有的可搜索加密方案中因云存储的集中化对数据安全和隐私保护带来的问题,提出了区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案.该方案利用可搜索加密技术实现加密数据在区块链上的安全搜索,利用基于属性的加密技术实现数据的细粒度访问控制,利用区块链不可篡改的特性确保关键字密文的安全.在该方案中属性基加密技术用来加密关键字,区块链上存储关键字密文,云服务器上存储关键字密文和数据密文.基于困难问题假设,证明该方案能够保证关键字密文和陷门的安全性.数值实验结果表明:该方案在密钥生成阶段、陷门生成阶段、关键字搜索阶段具有较高的效率.     

基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案

云存储服务的出现可将文件上传至云服务器, 节约了本地的信息存储空间以及管理开销。文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求, 但若将加密后的文件上传至云服务器, 将失去搜索原文件的能力。因此, 可搜索加密技术的出现解决了用户如何在文件不解密的情况下搜索加密数据。目前现有的单关键字可搜索加密方案会产生许多与检索内容不符合的信息,没有考虑数据用户细粒度搜索权限和搜索效率, 以及因云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护等问题。针对以上问题, 该文提出了基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案。该方案使用多关键字可搜索加密技术实现了加密数据的有效搜索; 利用基于属性的加密技术实现加密数据的细粒度访问控制; 结合区块链的智能合约技术, 经过多笔交易获得搜索结果。并且利用区块链的不可篡改性, 满足了方案中相关性质的公平性, 保证了在方案中三方的公平性和安全性并进行了相关分析。在随机预言机模型下, 基于困难问题假设证明了方案的关键字安全及陷门安全, 即所提方案满足在选择关键字攻击下的关键字密文不可区分性安全和陷门不可区分性安全。最后通过数值分析表明该方案在关键字密文生成阶段和关键字搜索阶段具有较高的效率。并展望了在未来的工作中考虑将其应用于电子病历数据共享等场景中, 以获得更实用的价值。     

Private Keyword-Search for Database Systems Against Insider Attacks

The notion of searchable encrypted keywords introduced an elegant approach to retrieve encrypted data without the need of decryption. Since the introduction of this notion, there are two main searchable encrypted keywords techniques, symmetric searchable encryption (SSE) and public key encryption with keyword search (PEKS). Due to the complicated key management problem in SSE, a number of concrete PEKS constructions have been proposed to overcome it. However, the security of these PEKS schemes was only weakly defined in presence of outsider attacks; therefore they suffer from keyword guessing attacks from the database server as an insider. How to resist insider attacks remains a challenging problem. We propose the first searchable encrypted keywords against insider attacks (SEK-IA) framework to address this problem. The security model of SEK-IA under public key environment is rebuilt. We give a concrete SEK-IA construction featured with a constant-size trapdoor and the proposed scheme is formally proved to be secure against insider attacks. The performance evaluations show that the communication cost between the receiver and the server in our SEK-IA scheme remains constant, independent of the sender identity set size, and the receiver needs the minimized computational cost to generate a trapdoor to search the data from multiple senders.     

指定使用者的多服务器多关键字可搜索加密方案

针对现有可搜索加密方案中密文检索效率低、搜索结果不精确以及不支持数据使用者身份验证等问题,在无证书密码体制下,提出一种指定使用者且多服务器多关键字的可搜索加密方案。使用多服务器和多关键字技术在降低服务器负荷的同时提高用户检索密文的速度,使搜索结果更加精确。在搜索验证阶段,搜索服务器验证数据使用者的身份,若身份合法则存储服务器根据关键字向数据使用者返回相应密文。性能分析结果表明,在随机预言机模型下该方案可以抵抗内外关键字猜测攻击,且能够在降低计算开销的同时提高搜索效率,在安全性和效率方面均具备一定优势。     

云环境下基于属性的多关键字可搜索加密方案

可搜索加密技术可在不解密数据密文的同时实现密文关键字的检索,很好地保护了数据存储方的隐私。针对目前大多数可搜索加密方案无法支持用户自定义搜索策略的问题,提出了一种安全、高效、可支持任意表达的基于属性可搜索加密方案。该方案首先基于LSSS搜索结构,支持任意合取、析取或单调布尔表达式的多关键字搜索策略,用户使用私钥为LSSS搜索策略生成陷门,云服务器通过陷门可以搜索包含满足特定关键字搜索策略的密文;其次,通过与基于属性加密方案结合,可以实现对云中加密数据的细粒度访问控制;另外,该方案通过将关键字拆分成关键字名和关键字值以及“线性拆分”技术,使得攻击者无法从密文和陷门中推测出关键字值敏感信息;最后,通过将部分解密工作转移到云服务器来降低用户的计算负担。基于DBDH、(q-2)和判定线性假设证明了所提方案的安全性,理论分析和实验结果也表明了该方案的有效性。     

基于区块链的动态可验证对称可搜索加密方案

对称可搜索加密(symmetric searchable encryption, SSE)能实现密文数据的检索而不泄露用户隐私, 在云存储领域得到了广泛的研究与应用. 然而, 在SSE方案中, 半诚实或者不诚实的服务器可能篡改文件中的数据, 返回给用户不可信的文件, 因此对这些文件进行验证是十分必要的. 现有的可验证SSE方案大多是用户本地进行验证, 恶意用户可能会伪造验证结果, 无法保证验证的公平性. 基于以上考虑, 提出一种基于区块链的动态可验证对称可搜索加密方案(verifiable dynamic symmetric searchable encryption, VDSSE); VDSSE采用对称加密实现动态更新过程中的前向安全; 在此基础上, 利用区块链实现搜索结果的验证, 验证过程中, 提出一种新的验证标签——Vtag, 利用Vtag的累积性实现验证信息的压缩存储, 降低验证信息在区块链上的存储开销, 并能够有效支持SSE方案的动态验证. 由于区块链具有不可篡改的性质, 验证的公平性得以保证. 最后, 对VDSSE进行实验评估和安全性分析, 验证方案的可行性和安全性.     

具有高效授权的无证书公钥认证可搜索加密方案

设计了1个高效授权的无证书密码环境下的公钥认证可搜索加密方案的安全模型,并提出了具体的具有高效授权的无证书公钥认证可搜索加密方案。该方案中云服务器利用数据属主对密文关键词索引的签名进行数据属主的身份验证;其次,数据用户对授权服务器进行授权,授权服务器可以对数据用户进行验证,若数据用户合法,则协助数据用户对云服务器返回的密文执行有效性的验证;同时,数据属主与数据用户利用云服务器公钥生成的密文关键词索引与陷门搜索凭证,可以保证密文关键词索引与陷门搜索凭证满足公开信道中的传输安全。最后使用仿真验证了所提方案的效率。     

安全的无双线性映射的无证书签密机制

无证书签密是能够同时提供无证书加密和无证书签名的一种非常重要的密码学原语.近年来,多个无证书签密方案相继被提出,并声称他们的方案是可证明安全的.但是,通过给出具体的攻击方法,指出现有的一些无证书签密机制并不具备其所声称的安全性.针对上述问题,提出一种无双线性映射的高效无证书签密方案,并在随机谕言机模型下,基于计算性Diffie-Hellman问题和离散对数问题对所提方案的安全性进行了证明.同时,该方案还具有不可否认性和公开验证性等安全属性.与其他传统无证书签密方案相比,由于未使用双线性映射运算,在具有更高计算效率的同时,该方案的安全性更优.     

抗关键词猜测攻击的可搜索属性基加密方案

可搜索属性基加密能够让属性满足访问控制策略(或用来加密关键词的属性满足用户私钥指定的访问控制策略)的用户搜索加密文件。但是,现有的方案不能抵抗关键词猜测攻击。外部攻击者可以生成若干关键词密文上传到云服务器,侦测云服务器将这些密文返回给哪些用户,进而获取这些用户的搜索信息。因此,提出一种可以抵抗关键词猜测攻击的可搜索属性基加密方案。基于DBDH困难问题,该方案在选择安全模型中被证明是选择明文攻击安全的。