一种支持属性撤销的外包属性加密方案

针对传统基于密文策略的属性加密方案在密钥生成、密文解密和属性撤销阶段计算开销大的问题,提出一种具有属性撤销功能的外包属性加密方案。在加密过程中使用线性秘密共享机制作为访问结构,将密钥生成和密文解密的部分计算外包,通过为每个用户的私钥设置版本号实现用户属性的撤销,同时证明方案在可重复的选择密文攻击下是安全的。实验结果表明,该方案的计算开销较低,并且能较好地实现密文策略的属性撤销功能。     

面向移动云存储的属性基解密服务中间件

属性基加密（ABE）算法支持对云端数据的细粒度访问控制。针对属性基解密计算复杂度高,难以在资源受限的移动终端上实现的问题,提出并实现了一种面向移动云存储的属性基解密服务中间件。在保证密文信息不被中间件获取的前提下,中间件为移动终端代理属性基解密服务,实现了基于树形结构的线性秘密共享（LSSS）矩阵求解,降低了终端的计算与通信开销,提高了解密速度;属性权威可以在不需要用户参与的条件下,即时、细粒度地撤销用户属性;所有接口均使用Restful服务,保证了通用性。实验结果表明,属性基解密服务中间件提高移动设备解密性能近30倍,具备较好的并发性能,属性撤销具有实用性。     

基于雾节点的分布式属性基加密方案

为解决云存储中对用户访问数据权限划分笼统、细粒度化控制访问权限受限以及单授权机构中存在的单点失效问题,提出基于雾节点的分布式密文策略属性基加密方案。将数据的部分解密运算外包给雾节点,减少终端用户的计算开销,并由不同的属性授权机构为用户生成属性密钥,以适用于细粒度的访问控制要求,使用全局身份将属于特定用户的各种属性进行“捆绑”,防止各属性机构间的共谋攻击,同时引入权重属性简化访问结构,节省系统的存储空间。实验结果表明,基于判定性q-parallel BDHE问题证明了该方案的安全性,与基于区块链的多授权机构访问控制方案和mHealth中可追踪多授权机构基于属性的访问控制方案相比,该方案终端用户在解密阶段具有更小的计算开销。     

云存储中基于代理重加密的CP-ABE访问控制方案

针对云存储中基于密文策略的属性加密（CP-ABE）访问控制方案存在用户解密开销较大的问题,提出了一种基于代理重加密的CP-ABE （CP-ABE-BPRE）方案,并对密钥的生成方法进行了改进。此方案包含五个组成部分,分别是可信任密钥授权、数据属主、云服务提供商、代理解密服务器和数据访问者,其中云服务器对数据进行重加密,代理解密服务器完成大部分的解密计算。方案能够有效地降低用户的解密开销,在保证数据细粒度访问控制的同时还支持用户属性的直接撤销,并解决了传统CP-ABE方案中因用户私钥被非法盗取带来的数据泄露问题。与其他CP-ABE方案比较,此方案对访问云数据的用户在解密性能方面具有较好的优势。     

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。     

支持带权属性撤销的密文策略属性基加密方案

针对目前大部分密文策略属性基加密（CP-ABE）方案都不支持属性的多状态表示,加密、解密阶段计算开销庞大的问题,提出一种支持带权属性撤销的CP-ABE方案（CPABEWAR）。一方面,通过引入带权属性的概念,增强了属性的表达能力;另一方面,为了降低计算开销,在保证数据安全的情况下将部分计算过程外包给云服务提供商（CSP）。分析结果表明,所提方案基于判定双线性DH （DBDH）假设是选择明文安全的（CPS）。所提方案以增加少量存储空间为代价简化了访问树结构,提高了系统效率和访问控制的灵活性,适合计算能力受限的云用户。     

基于云雾计算的可追踪可撤销密文策略属性基加密方案

针对资源受限的边缘设备在属性基加密中存在的解密工作开销较大,以及缺乏有效的用户追踪与撤销的问题,提出了一种支持云雾计算的可追踪可撤销的密文策略属性基加密（CP-ABE）方案。首先,通过对雾节点的引入,使得密文存储、外包解密等工作能够放在距离用户更近的雾节点进行,这样既有效地保护了用户的隐私数据,又减少了用户的计算开销;其次,针对属性基加密系统中用户权限变更、用户有意或无意地泄露自己密钥等行为,加入了用户的追踪和撤销功能;最后,通过算法追踪到做出上述行为的恶意用户身份后,将该用户加入撤销列表,从而取消该用户访问权限。性能分析表明,所提方案用户端的解密开销降低至一次乘法运算和一次指数运算,能够为用户节省大量带宽与解密时间,且该方案支持恶意用户的追踪与撤销。因此所提方案适用于云雾环境下计算资源受限设备的数据共享。     

用户和属性授权机构可追责的在线/离线属性基加密方案

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,因此用户可能会非法共享其私钥以获取不当利益,半可信的属性授权机构亦可能会给非法用户颁发解密私钥。此外,加密消息所产生的指数运算随着访问策略复杂性的增加而增长,其产生的计算开销给通过移动设备进行加密的用户造成了重大挑战。对此,文中提出了一种支持大属性域的用户和属性授权机构可追责的在线/离线密文策略属性基加密方案。该方案是基于素数阶双线性群构造的,通过将用户的身份信息嵌入该用户的私钥中实现可追责性,利用在线/离线加密技术将大部分的加密开销转移至离线阶段。最后,给出了方案在标准模型下的选择性安全和可追责证明。分析表明,该方案的加密开销主要在离线阶段,用于追责的存储开销也极低,其适用于使用资源受限的移动设备进行加密的用户群体。     

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。     

基于扩展属性基功能加密的有效外包计算

针对目前属性基加密（ABE）方案存在的主要问题,即访问策略功能单一的问题和密文的大小和解密时间随着访问公式的复杂性增加而增长的问题,提出了有效外包计算的多功能ABE方案。首先,通过对敏感数据的细粒度访问控制,实现了不同功能加密系统;然后,利用云服务器巨大的计算能力进行部分解密计算,将满足访问策略的用户属性密文转化为一个（常量大小） ElGamal类型的密文;同时通过有效的验证方法保证外包运算的正确性。理论分析结果表明,与传统属性基功能加密方案相比,所提方案用户端的解密计算降低至一次指数运算和一次对运算,该方案在不增加传输量的情况下,为用户节省了大量带宽和解密时间。     

改进的属性撤销权重属性基加密方案

在PHR（Personal Health Records,个人健康记录）系统中,用户会动态地加入或离开,及时撤销细粒度的属性更加适用于实际应用系统。为此,提出一种改进的基于仲裁者的密文策略的属性基加密方案,使其能够在具有外包解密的同时可以实现细粒度属性及时撤销。该方案通过构造KEK树及时更新密钥和密文以此来及时撤销细粒度属性。此外,针对现有的密文策略属性基加密方案较少考虑到属性重要性,将属性权重的概念引入该方案中,使其更加适合PHR系统。安全性分析和仿真实验表明,与已有方案相比,所提方案可以抵抗合谋攻击,保证数据机密性以及前向安全和后向安全。此外,该方案具有更低的计算复杂度。     

密文策略属性加密中的撤销控制方案

在云环境下使用数据共享功能时，由于云环境的复杂性，需要对数据进行安全保护和访问控制，这就要求使用加密机制。基于密文策略属性的加密（CP-ABE）是当前广泛使用的加密机制，它可以根据用户的属性来设置访问权限，任何具有合格访问权限的用户都可以访问数据。然而云是一个动态环境，有时可能只允许具有访问权限用户中的一部分用户访问数据，这就需要用户权限的撤销机制。然而，在CP-ABE中，访问权撤销或用户撤销是一个冗长且代价高昂的事件。所提出方案根据对CP-ABE流程的改进，在原密文中嵌入了可灵活控制的用户个人秘密，使得用户权限撤销时既不要求使用新访问策略的用户撤销数据，也不要求对数据进行重新加密，大幅减少撤销时的计算成本。与知名CP-ABE撤销方案对比，所提出方案的计算成本更低且具有良好的安全性。     

基于隐藏访问策略属性基的能源互联网数据保护

能源互联网中不同安全域中实体的通信数据包含敏感信息,基于密文策略属性基加密CPABE方案可实现细粒度的保护,但传统CP-ABE解密复杂度高,属性撤销需要对整个密文进行全部更新,以及访问策略易泄露隐私信息,导致其在能源互联网中应用受限。围绕着能源互联网云存储数据共享安全,设计基于隐藏访问策略的能源互联网数据保护方案,访问策略支持任意门限或者布尔表达式,将访问策略中的属性模糊化以实现策略的隐藏,引入解密代理将高复杂度的属性基解密过程的主要部分外包到服务端,减少了接收端的解密开销,在属性撤销过程中仅需要属性认证中心和解密代理参与,降低了属性撤销的难度。实验对比分析结果表明,本文方案的解密性能有较大的提升。     

支持撤销的外包加解密CP-ABE方案

属性基加密（attribute-based encryption,ABE）方案在云存储中得到了越来越广泛的应用,它能够实现细粒度的访问控制,但是现有的大多数ABE方案存在撤销方案效率低、开销大的问题。为了解决这一问题,提出一种更高效、细粒度的支持属性撤销的属性基加密方案。该方案将部分加解密运算外包给代理服务器,从而降低用户的加解密计算量。同时还提出了一种有效的属性撤销方法,该方法只需更新与撤销属性相关联的密文和用户密钥,所以属性撤销的代价很小。并结合了双因子身份认证机制,提高算法的安全性。该方案基于DBDH假设,在标准模型下被证明是安全的。     

支持撤销属性的CP-ABE密钥更新方法

在现有云存储的密文策略属性加密方案（CP-ABE）中,大多只考虑用户的计算开销,而忽略了属性授权中心在更新密钥的时候所消耗的大量计算资源。针对该问题提出了一种基于CP-ABE的支持细粒度属性撤销的密钥更新方法。首先属性授权中心创建用户撤销列表以及属性密钥撤销列表,然后利用区块链公开、安全、可验证等相关特性来存储撤销列表等数据。最后系统根据这些数据在用户请求密文时更新其属性密钥,即将密钥频繁变更转为按需单次变更从而减少属性授权中心在一定时间段内大量的计算。同时,通过引入可验证外包的方法确保用户解密的正确性以及低廉的开销。理论分析验证了方案的安全性以及密文加解密的高效性,并通过仿真实验与其他方案比较验证了方案在单次系统属性撤销方面也具备着高效的性能。     

Cloud based data sharing with fine-grained proxy re-encryption

Conditional proxy re-encryption (CPRE) enables fine-grained delegation of decryption rights, and has many real-world applications. In this paper, we present a ciphertext-policy attribute based CPRE scheme, together with a formalization of the primitive and its security analysis. We demonstrate the utility of the scheme in a cloud deployment, which achieves fine-grained data sharing. This application implements cloud server-enabled user revocation, offering an alternative yet more efficient solution to the user revocation problem in the context of fine-grained encryption of cloud data. High user-side efficiency is another prominent feature of the application, which makes it possible for users to use resource constrained devices, e.g., mobile phones, to access cloud data. Our evaluations show promising results on the performance of the proposed scheme.     

基于ATP-ABE的访问控制方案

对访问控制机制中存在的安全性和有效性的问题进行了研究，提出了基于访问树剪枝的属性加密ATP-ABE（Access Tree Pruning Attribute Based Encryption）的访问控制方案。当ATP-ABE算法需要访问它的树型结构访问策略时，通过剪枝处理访问树结构中包含用户ID属性节点的分支，提高了用户所有者DO（Data Owner）管理和控制属性的效率，更加有效地实现了数据共享。还为访问树结构设计了许可访问属性，使DO仍保留共享数据的关键属性，并且能够完全控制它们的共享数据。基于决策双线性密钥交换算法DBDH（Decisional Bilinear Diffie-Hellman）假设分析了ATP-ABE方案的安全性，研究结果表明与两种经典ABE方案比较，ATP-ABE更加有效地减少了算法的系统设置、私钥生成、密文大小、用户属性撤销以及加解密过程中的计算开销，并给出了定量结论。     

外包环境下格上可撤销的属性基加密方案

属性基加密机制的"一对多"分发特点使其在外包环境中得到了广泛的应用,然而用户的属性经常会发生动态的变化。因此,针对数据外包环境下属性基加密体制中属性撤销的问题,结合Yan等人提出的属性基加密方案,提出一种外包环境下格上可撤销的密文策略属性基加密方案。方案利用格上LWE问题构建加解密算法,可抵抗量子攻击。采用树形表示单调的访问结构,实现灵活的细粒度访问策略。另外,借助数据外包管理服务器,进行属性密钥的更新和密文的更新,实现属性的即时撤销。方案被证明满足选择属性及选择明文攻击下安全。通过对比分析表明,方案在性能方面有显著的提升,且支持属性即时撤销,更加符合外包环境中用户动态变化需求,如社交网络平台等。     

高效可撤销的雾协同云访问控制方案

密文策略属性加密技术在实现基于云存储的物联网系统中数据细粒度访问控制的同时,也带来了用户与属性的撤销问题。然而,在现有的访问控制方案中,基于时间的方案往往撤销并不即时,基于第三方的方案通常需要大量重加密密文,效率较低且开销较大。为此,基于RSA密钥管理机制提出了一种高效的支持用户与属性即时撤销的访问控制方案,固定了密钥与密文的长度,借助雾节点实现了用户撤销,同时将部分加解密工作从用户端卸载到临近的雾节点,降低了用户端的计算负担。基于aMSE-DDH假设的安全性分析结果表明,方案能够抵抗选择密文攻击。通过理论分析和实验仿真表明,所提方案能够为用户属性变更频繁且资源有限的应用场景提供高效的访问控制。     

多属性授权机构下属性可撤销的CP-ABE方案

属性基加密（ABE）不仅可以保障数据的安全性,而且能实现数据细粒度的访问控制。现实中,由于用户属性可能被频繁更改,在ABE方案中实现属性撤销是至关重要的。针对现有的方案就如何在计算效率资源受限的设备中实现用户有效的解密以及密钥托管问题,本文提出一个在云环境中多属性授权机构下的可撤销的ABE方案。在本文方案中,用户端使用外包解密技术来减少本地的计算负荷,将组合密钥和密文的更新委托云服务器,实现属性的撤销功能。安全性分析表明,本文方案在选择明文攻击下具有不可区分安全性,性能分析结果表明,本文方案更高效。