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.     

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。     

一种基于身份和密钥封装机制的加密方案

提出一个基于身份和密钥封装机制的加密方案,采用对称加密技术实现信息的高效加密解密,利用基于身份的密码算法传递对称密钥。该方案扩展了标准模型下可证明安全的选择密文攻击的加密方案,其安全性规约为判定性Diffie-Hellman假设。分析结果表明,该方案对抵抗自适应选择密文攻击是不可区分的。     

基于椭圆曲线的可证明安全的签密方案

签密方案可以同时实现保密和认证,且实现代价小于加密和签名之和,但大多数签密方案都没有严格的安全证明。为此,基于椭圆曲线群上的困难问题提出一个可证明安全的签密方案。方案仅需要一次双线性对运算,实现快速。在标准模型下,证明该方案既具有密文不可区分性与签名不可伪造性,也具有不可否认性、前向安全性和公开可验证性。     

不含双线性对的密文检索公钥加密方案

针对非可信云环境中的密文检索问题,在dPEKS模型的基础上,提出一种不含双线性对运算的密文检索公钥加密方案。该方案借鉴了RSA算法和Elgaml算法的思想,基于特殊模剩余类环上、循环群中的运算来构造加解密和检索子算法。在判定性Diffie-Hellman问题困难假设的前提下,证明了该方案可以抵抗不可区分性选择明文攻击和离线关键词猜测攻击。性能分析结果表明,该方案能够有效加解密数据,支持密文的关键词检索,并且在运算效率上比现有同等级安全的公钥加密方案更具优势。     

一种理想格上的身份类广播加密方案

针对现有格基广播加密方案效率较低,密文扩展率较高的缺陷,首先利用改进的理想格上陷门产生算法和盆景树模型,生成广播用户的私钥。在此基础上,为保证消息的合法性,加入一次签名算法,基于环上错误学习问题(R-LWE)提出了一个可证明安全的身份类广播加密方案。最后,在标准模型下证明方案是选择密文攻击下语义不可区分安全,且安全性可以高效地归约到判定性R-LWE困难性假设。分析表明,该方案具有加解密速度快、密文扩展率低且能够有效地实现用户端的动态扩展功能的优势。     

标准模型下选择密文安全的基于身份加密方案

Waters在欧密2005上提出的基于身份加密方案是选择明文安全的,这就使得该方案很难应用于一些安全性要求较高的环境中。针对这一问题,设计了一个标准模型下选择密文安全的基于身份的加密扩展方案。该扩展方案基于Waters的方案,其密文中增加一个附加信息,而扩展方案是选择密文安全的,所以解决了Waters方案仅达到选择明文安全的问题。在标准模型下,扩展方案的安全性归约为判定性双线性Diffie-Hellman困难假设。安全性分析表明,扩展方案抵抗自适应选择密文攻击是不可区分的。     

标准模型下可证安全的多身份单密钥解密方案

多身份单密钥解密方案是基于身份加密方案的一个变体,用户的一个解密密钥可以对应于多个公钥(身份),即单一的密钥可以解密多个不同公钥加密下的密文。在双线性对,提出标准模型下可证安全的多身份单密钥解密方案。在判定性q-TBDHE假设下,证明了所提方案在适应性选择密文和身份攻击下是不可区分的。     

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。     

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。     

一种基于素域椭圆曲线的公钥密码方案的设计

本文研究了传统公钥密码方案,设计并实现了一种基于素域椭圆曲线的公钥密码算法。该方法从Diffie Hellman判定问题出发,辅以抗碰撞的Hash函数和数字证书进行加密和解密。该方法在自适应选择明文攻击的情况下是安全的,在强自适应选择密文攻击的情况下也是安全的。     

Chosen-ciphertext secure bidirectional proxy re-encryption schemes without pairings

Proxy re-encryption (PRE) is a useful primitive that allows a semi-trusted proxy to transform a ciphertext encrypted under one key into an encryption of the same plaintext under another key. A PRE scheme is bidirectional if the proxy is able to transform ciphertexts in both directions. In ACM CCS’07, Canetti and Hohenberger presented a bidirectional PRE scheme with chosen-ciphertext security, which captures the indistinguishability of ciphertexts even if the adversary has access to the standard decryption oracle as well as a re-encryption oracle and a re-encryption key oracle. They also left an important open problem to come up with a chosen-ciphertext secure PRE scheme without pairings. To resolve this problem, we propose a bidirectional PRE scheme without pairings, and prove its chosen-ciphertext security under the computational Diffie-Hellman assumption in the random oracle model. Based on this scheme, we further present a non-transitive bidirectional PRE scheme, in which the proxy alone cannot re-delegate the decryption rights.     

基于属性的BGN型密文解密外包方案

云计算的安全问题是制约其发展的关键瓶颈,其中对云计算结果的访问控制是当前研究的一个热点。在经典的类同态BGN方案基础上,结合CP-ABE（Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption）型密文解密外包设计,构造了基于属性的BGN型密文解密外包方案,部分密文的解密被外包到云上进行,减小了用户的存储开销与计算开销,并且只有用户属性满足访问策略时,才会得到正确的解密结果。与现有的基于属性的外包方案相比,新方案能对密文进行任意次加法同态和一次乘法同态操作。最后,分析了方案的安全性。所提方案在子群判定问题假设下达到语义安全,在随机预言机模型下满足属性安全。     

新型的基于DLP的无证书签名方案

大多数的无证书签名方案是基于椭圆曲线的,基于Schnorr签名提出了一个新的没有对的无证书签名方案。在离散对数假设下,证明了该方案是计算上不可伪造的。该方案不需要公钥证书来验证用户的公钥,解决了基于身份签名方案中的密钥托管问题。     

一种可证安全无对运算的签密方案分析与改进

近期,Chen等人提出了无对运算的无证书签密方案,通过加解密双方私钥和公钥相结合生成密文加密密钥,并在随机预言机模型下证明了该方案满足适应性选择密文攻击下不可区分性和适应性选择消息攻击下不可伪造性。对Chen方案进行安全分析,发现其方案在选择明文攻击下存在密钥泄露和不能抵抗恶意KGC的不可伪造性攻击问题。由此,基于椭圆曲线群上计算性Diffie-Hellman问题和离散对数问题提出了新的无证书签密方案。新方案避免了原方案的密钥泄露等安全问题。在保证安全性的前提下,新方案运行效率未降低。     

Provably secure and pairing-free certificateless digital signature scheme using elliptic curve cryptography

A provably secure certificateless digital signature scheme using elliptic curve cryptography is presented in this paper. Since the certificateless public key cryptosystem removes the complex certificate management procedure and the private key escrow problem of traditional public key cryptography (PKC) and identity-based cryptosystem (IBC), respectively, and as a result, the proposed scheme is more efficient than IBC- and PKC-based signatures. Besides, the bilinear pairing and map-to-point hash function are time-consuming operations, and thus the signatures without these two operations are more attractive in real applications and the present work has been carried out in this direction. Based on the elliptic curve discrete logarithm assumption, it is shown that the proposed scheme is unforgeable under the adaptive chosen message and identity attacks in the random oracle model against variety of adversaries. Finally, our signature scheme is compared with a number of competitive schemes and the satisfactory performance has been achieved.     

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。     

抗适应性选择身份攻击的匿名HIBE方案

构造了一个新的匿名基于身份加密(IBE)方案,并将其扩展为一个匿名分等级基于身份加密(HIBE)方案.新方案的构造中使用了合数阶双线性群,利用相同子群中的元素对公共参数和密文进行盲化,从而实现方案的匿名性;利用不同子群中的元素构造用户私钥,从而达到正确解密的目的.其安全性证明使用了Lewko和Waters提出的构造双系...     

基于椭圆曲线的自认证签密方案

在分析椭圆曲线密码体制的基础上,利用椭圆曲线离散对数问题的难解性,设计了一个新的基于椭圆曲线的自认证签密方案。在该方案中,不需要使用任何公钥证书;用户私钥由用户自己生成;传输消息时能够同时保证认证性和保密性。和已有的方案相比,该方案可以用较小的开销实现较高的安全性,具有很好的实用性。