素数阶群上可追踪并撤销叛徒的ABE方案*

叛徒追踪和撤销是属性基加密(ABE)需要解决的问题。目前满足自适应安全且可追踪并撤销叛徒的ABE方案(ABTR)在合数阶群上构造。针对合数阶群上双线性配对计算开销过大的问题,利用对偶正交基,首先提出了一个素数阶群上具有扩展通配符的ABE方案(PGWABE),并证明该方案满足自适应安全;在此基础上,利用完全子树构架,将PGWABE方案转变为素数阶群上可追踪并撤销叛徒的ABE方案(PABTR)。与现有方案相比,该方案在同等安全性上效率更高。     

素数阶群上具有扩展通配符的ABE方案

叛徒追踪和撤销是基于属性的加密(ABE)在实际应用中需要解决的问题,具有扩展通配符的ABE方案(GWABE)能够方便地解决上述问题。目前自适应安全的GWABE方案均在合数阶群上构造。针对合数阶上双线性映射计算开销过大的问题,以对偶正交基技术为基础,提出了一种素数阶群上自适应安全的GWABE方案,同时将该方案的安全性归约到判定性线性假设。性能分析表明,该方案在达到自适应安全的基础上,具有更好的效率。     

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。     

基于匿名广播加密的云存储访问控制方法

针对现有的匿名广播加密方法在加解密性能和安全性方面的不足,提出一种基于拉格朗日插值多项式的匿名广播加密方法。首先定义了可以抵御自适应敌手攻击的匿名广播加密安全模型;然后在合数阶双线性群环境下采用拉格朗日插值多项式对方案进行了构建,在保证用户身份匿名性的同时,实现了高效的加解密;最后基于子群判定假设和合数阶判定双线性Diffie-Hellman假设,在标准模型下证明了方法针对自适应敌手具有密文的机密性和接收者匿名性。实验与性能分析表明,方法具有较低的通信和计算开销,可以有效地解决云存储中密文数据的匿名访问控制问题。     

一个适应性安全的支持用户私钥撤销的KP-ABE方案

用户私钥撤销是基于属性的加密(Attribute Based Encryption,ABE)方案在实际应用中所必需解决的问题.现有的支持用户私钥撤销的ABE方案通过引入用户身份的概念,以撤销用户身份的方式实现了对用户私钥的撤销,但其安全性只能达到选择性安全.本文借鉴已有方案的思想,通过将Lewko等人提出的适应性安全ABE方案与Leyou Zhang提出的适应性安全基于身份的组播加密方案相结合,利用双系统加密技术,在合数阶双线性群上实现了一个适应性安全的支持对用户私钥进行撤销的KP-ABE方案.     

访问策略隐匿的可追责层次属性加密方案

在传统的属性加密方案中,用户可能会共享私钥给具有相同属性集的多个用户而不怕被追责;此外,访问策略包含的信息可能会泄露用户隐私。针对这2个问题,提出一种可追责的隐匿策略的层次化属性加密方案。该方案在合数阶双线性群下基于访问树进行构造,具有灵活的表达能力,在访问策略中插入合数阶子群的随机元素实现策略隐匿;将用户标识加入私钥运算中,实现对泄露信息的违规用户的可追责;使用层次授权体系,降低单权威授权的计算负荷,提高了整体安全性和效率。实验结果和效率对比分析表明,该方案在加解密计算开销方面具备优势,且支持访问策略的隐匿和对违规用户的追责,大大提高了方案的安全性。     

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.     

素数阶群上属性可重复的多授权机构基于属性的加密方案

针对目前多授权机构基于属性的加密方案(MA-ABE)限制每个属性在访问结构中只能出现一次,而属性重复编码必将导致系统效率降低的问题,提出了一种素数阶群上属性可重复的多授权机构密文策略(MA-CP-ABE)方案。首先基于对偶配对空间和线性秘密共享等技术,在素数阶群上构建了一个MA-CP-ABE方案;然后通过引入q-Parallel BDHE假设,解决了经典对偶系统加密证明过程依赖一个统计意义假设,而该假设只有在访问结构中属性不重复出现才能成立的问题,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;最后通过性能分析说明,与另两种素数阶群上构建的自适应安全MA-CP-ABE方案相比,在不考虑属性重复的情况下,该方案解密速度随着参与属性数量的增加分别提高了20%~40%和0%~50%,在真实应用环境中的性能优势更大。     

一种高效的基于属性的认证密钥协商协议

提出了一种新的基于密文策略的属性加密方案,其访问结构采用线性秘密共享矩阵(LSSS),可以描述任意访问结构;解密过程仅需要3个双线性运算,解密计算复杂度与属性集合大小无关,具有较高的计算效率。在标准模型下给出了方案的安全性证明。同时基于该属性加密方案,提出了一个高效的基于属性的认证密钥协商协议(ABAKA),该协议结合NAXOS技术,有效抵制了用户密钥的泄露。在ABeCK安全模型下给出了协议的安全性证明。最后的性能分析和实验结果验证了协议具有较高的计算效率。     

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。     

自适应安全的带关键字搜索的外包属性基加密方案

为同时解决属性基加密（ABE）方案的计算成本过高和云服务器中数据查找效率低下的问题,提出了一种带关键字搜索的外包属性基加密（OABE-KS）方案。首先,使用外包计算技术将加解密用户的本地计算成本降低到常量级;然后,由加密用户和解密用户分别生成对应关键字的索引和陷门,并由云服务器为其进行匹配,在此之后云服务器会将匹配成功的结果返回给解密用户。在合数阶群下证明了所提方案是自适应安全的。根据实验分析可知,属性数量从10个到100个变化的过程中,该方案各个阶段的运行时间基本不变,可见该方案在各个阶段的运行时间不随属性数量的变化而变化。实验结果表明,该方案适合应用在资源受限的设备上,使其在实际应用中不受属性数量变化的影响。     

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。     

基于门限属性加密的安全分布式云存储模型

针对云存储存在越来越多的安全问题,设计了一种新的基于门限属性加密的安全分布式云存储模型。该模型由加密、存储、解密三个阶段组成且均具有分布式特点。利用基于属性加密体制不仅提高数据存储的安全性,而且多属性服务器的模式也使得该模型能支持门限解密功能及任意个属性服务器的加入与撤出问题;在存储阶段使用的分布式删除码可充分保障模型的健壮性,且该模型能抵抗共谋攻击。在一些特有云环境中,该模型可向用户提供较好的安全云存储服务。     

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。     

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。     

全安全的属性基认证密钥交换协议

因在细粒度访问控制、定向广播等方面的广泛应用,基于属性的密码机制逐渐受到关注。以一个全安全的属性基加密(ABE)机制为基本构件,结合NAXOS技巧,提出了一个全安全的属性基认证密钥交换协议,并利用可证明安全理论在基于属性的eCK模型中进行了严格的形式化证明。相比已有的同类协议,提出的协议具有更高的安全性,并在提供丰富的属性认证策略的同时,减小了通信开销。     

面向边缘计算的属性加密方案

传统云环境下的属性加密方案在判定用户访问权限时通常仅依据年龄和职业等用户常规属性,而忽视了访问时间和位置的约束问题。为较好满足边缘计算的实时性和移动性需求,提出一种支持时间与位置约束的多授权外包属性加密方案。通过将时间域与位置域信息同时引入属性加密过程,实现更细粒度的访问控制。采用多授权机构共同管理属性信息,解决单授权机构的性能瓶颈问题,满足用户跨域访问需求。针对边缘计算中移动终端资源受限问题,将大部分解密计算外包至边缘节点,减轻移动终端设备负担。分析结果表明,在边缘计算环境下,该方案以较低的计算和存储开销实现了具有时间和位置约束的访问控制,并且可有效保障用户数据安全。     

区块链环境下基于秘密共享的数字权限管理方案

针对数字权限保护中对内容加密密钥的安全保存和有效分发的需求,提出了一个区块链环境下基于秘密共享的数字权限保护方案。该方案主要包括系统初始化、内容加密、许可授权和内容解密4个协议。在该方案中,利用Pedersen可验证秘密共享方案和属性基加密（ABE）算法来实现内容加密密钥的保护和分发,将内容提供商从管理内容加密密钥的任务中解放出来,从而确保了密钥管理的安全性和灵活性。此外,基于区块链的数字权限保护方案具有信息公开透明、不可篡改等特点。安全性分析表明,该方案在区块链环境下是安全可行的;仿真实验结果表明,该方案能够以较低的开销实现数字内容的权限保护。