基于动态重加密的云存储权限撤销优化机制——DR-PRO

针对云存储服务中用户访问权限撤销计算与带宽代价过大、复杂度过高等问题,提出一种基于动态重加密的云存储权限撤销优化机制(DR-PRO)。首先,以密文策略的属性加密体制(CP-ABE)的密文访问控制方案作为理论背景,利用(k,n)门限方案,将数据信息划分成若干块,动态地选取某一数据信息块实现重加密;然后,依次通过数据划分、重构、传输、提取以及权限撤销等子算法完成用户访问权限撤销实现过程。理论分析与测试仿真表明,在保证云存储服务用户数据高安全性的前提下:与懒惰重加密机制相比,DR-PRO的用户访问权限撤销的计算与带宽代价在数据文件变化情况下的平均下降幅度是5%;与完全重加密机制相比,DR-PRO的用户访问权限撤销的计算与带宽代价在共享数据块变化情况下的平均下降幅度是20%。实验结果表明,DR-PRO在云存储服务中能够有效提高用户访问权限撤销的性能与效率。     

一种大属性域版本控制的云安全用户属性动态撤销策略

密文策略属性基加密(ciphertext-policy attribute-based encryption, CP-ABE) 作为一种一对多的数据加密技术, 因能实现密文数据安全和细粒度的权限访问控制而引起学术界的广泛关注。尽管目前在该领域已取得了一些研究成果, 然而, 大多数CP-ABE 方案均基于小属性域, 系统属性同时被多个用户共享而难以实现动态的属性撤销, 现有的属性撤销机制在功能复杂性、计算高效性、以及抗合谋攻击安全性方面存在的问题都成为它在实际应用中的障碍。针对上述问题, 提出一种大属性域版本控制的云安全用户属性动态撤销策略。该方案在密文策略属性加密中构造属性及用户版本密钥, 通过更新属性版本密钥实现用户属性撤销, 更新用户版本密钥实现用户撤销。由此避免了基于重加密实现撤销带来的计算和通信开销。该方案基于 q-DBPBDHE假设, 在随机预言模型下证明是静态性安全的。最后, 对方案进行了性能分析与实验验证, 实验结果表明:在保证密文前后向安全性的前提下, 该方案可以实现动态的用户属性撤销和用户撤销且可以抵制多重合谋攻击, 较同类方案本文方案具有较优的功能特性和计算效率。此外, 所提方案基于大属性域, 在实际应用中更加灵活。     

云存储环境下基于时释性加密的CP-ABE方案

云存储是未来存储业务的发展方向,数据安全是云存储客户的首要关切.密文策略属性加密(CP-ABE)算法允许数据拥有者将访问策略嵌入密文中,并结合数据访问者的密钥实施访问控制,特别适合云存储环境,但CP-ABE不支持与时间相关的访问控制.本文提出基于时释性加密的CP-ABE方案,通过在CP-ABE中融入时释性加密(TRE)机制来实现带有时间控制的密文共享,允许数据拥有者基于用户属性和访问时间制定更加灵活的访问策略.论文通过安全分析表明,该方案能够抵抗来自用户、云存储平台和授权机构的非法访问、非法用户的串谋攻击以及选择明文攻击.     

云存储环境下支持策略变更的CP-ABE方案

近年来,CP-ABE作为适用于云存储环境的访问控制机制,成为研究热点。由于现有的基于CP-ABE的访问控制方案在云存储环境下不支持系统属性灵活变更,利用云存储服务提供者的存储及计算资源优势,基于AB-ACER方案提出了支持系统属性灵活撤销及恢复的云存储访问控制方案。该方案通过引入虚拟属性来支持云存储环境下访问策略属性的撤销及恢复,且仅由存储服务提供者进行少量的重加密计算。安全及性能分析表明,该方案不仅支持数据属主访问策略的灵活变更,还保持了原有方案的安全性及细粒度访问控制,同时大大降低了数据属主的计算开销。     

云计算环境下基于属性的撤销方案

针对云环境下密文策略属性基加密共享数据的访问权限撤销问题,提出了基于属性的撤销方案。方案中可信第三方从带有全局标识的用户属性集中查找满足密文访问结构的属性集,为该交集中的每个属性生成带有相同全局标识的密钥组件,通过组合密钥组件生成用户私钥。当发生撤销时,更新撤销用户属性的密钥组件并分发给拥有该属性的其他用户,同时生成对应的重加密密钥来对密文重加密。安全性分析和实验表明,本方案是选择明文攻击安全的,能有效实现属性的即时撤销,解决多授权结构密钥分发的同步问题。采用hash函数可使密文长度达到常数级,进一步减少资源开销,满足实际云环境中属性安全撤销的应用需求。     

基于属性群的云存储密文访问控制方案

提出一种基于属性群的云存储密文访问控制方案。采用对称加密算法加密大型数据文件,并用属性加密算法加密对称密钥,将重加密的任务转移到云服务提供商,从而降低数据拥有者的计算代价,且未向云服务提供商泄露额外信息。在属性和用户权限撤销时,以同一属性集下的不同用户为单位,数据拥有者不参与属性和用户权限的撤销,从而减轻数据拥有者的权限管理代价。分析结果表明,该方案在权限撤销时的效率优于已有的密文访问控制方案,支持细粒度的灵活访问控制策略,具有数据机密性、抗合谋攻击性、前向保密性和后向保密性。     

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。     

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。     

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。     

支持细粒度属性直接撤销的CP-ABE方案

为了解决用户属性变化带来的权限访问控制问题,支持属性撤销的基于属性加密方案被提出.然而,现有的属性撤销机制大多存在撤销代价大、撤销粒度粗等问题,且已有的方案均存在安全隐患,即属性授权中心可以伪装成任意用户解密密文.为弥补上述不足,提出一种支持细粒度属性直接撤销的密文策略的基于属性加密方案（CP-ABE）,并给出该方案的形式化定义与安全模型.所提方案中,用于生成用户密钥的秘密参数由系统中心和属性授权机构分别产生,可避免属性授权中心解密密文的安全隐患.同时,通过引入多属性授权中心进一步降低了安全风险.在属性撤销方面,通过设计高效的重加密算法并引入属性撤销列表,实现细粒度的属性直接撤销.安全证明和性能分析表明：所提方案在适应性选择密文攻击下具有不可区分性并能抵抗不可信授权中心的破译攻击,较同类方案具有更高的计算效率以及更细的属性撤销粒度.     

支持权限管理的高效属性撤销机制

针对基于属性的访问控制模型中存在属性撤销后权限确定的问题,本文提出一种支持权限管理的高效属性撤销机制。该方案通过在访问控制机制中引入基于密文策略的属性加密机制CP-ABE来实现密文访问控制,将访问树用主析取范式来表示,主析取范式的每个子集即为访问主体访问资源所需满足的限定条件最小属性集。因此,当属性撤销时,通过判断最小属性集与被撤销属性的关系,来确定被撤销属性对主体的访问是否有影响,进而确定主体的访问权限。性能分析表明,该方案具有较高的安全性,不仅能够实现属性撤销后权限的确定,而且能够抵抗共谋攻击等。     

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。     

基于CP-ABE和XACML多权限安全云存储访问控制方案

为了保护云存储系统中用户数据的机密性和用户隐私,提出了一种基于属性加密结合XACML框架的多权限安全云存储访问控制方案。通过CP-ABE加密来保证用户数据的机密性,通过XACML框架实现基于属性细粒度访问控制。云存储系统中的用户数据通过对称加密机制进行加密,对称密钥采用CP-ABE加密。仿真实验表明,该方案是高效灵活并且安全的。安全性分析表明,该方案能够抵抗共谋攻击,具有数据机密性以及后向前向保密性。     

云存储密文访问控制方案

提出了一种在基于密文策略的属性加密(ciphertext-policy attribute-based encryption,CP-ABE)应用场景下,在云存储中实现高效、精细、灵活的密文访问控制的方案。新方案通过引入密钥分割技术和代理重加密技术,在权限撤销时将部分重加密工作转移给云服务提供商执行,大大降低了数据属主的计算代价。与现有方案相比,新方案不仅能够支持多种门限的精细的访问控制策略,而且在权限撤销时,既可以属性集为单位,又可以同一属性集下不同用户为单位。最后分析了方案的安全性,并测试了运行效率。实验结果表明,新方案明显优于一般方案,特别是考虑云存储及多用户情况下,新方案的优势更加明显。     

Hierarchical attribute-based encryption and scalable user revocation for sharing data in cloud servers

With rapid development of cloud computing, more and more enterprises will outsource their sensitive data for sharing in a cloud. To keep the shared data confidential against untrusted cloud service providers (CSPs), a natural way is to store only the encrypted data in a cloud. The key problems of this approach include establishing access control for the encrypted data, and revoking the access rights from users when they are no longer authorized to access the encrypted data. This paper aims to solve both problems. First, we propose a hierarchical attribute-based encryption scheme (HABE) by combining a hierarchical identity-based encryption (HIBE) system and a ciphertext-policy attribute-based encryption (CP-ABE) system, so as to provide not only fine-grained access control, but also full delegation and high performance. Then, we propose a scalable revocation scheme by applying proxy re-encryption (PRE) and lazy re-encryption (LRE) to the HABE scheme, so as to efficiently revoke access rights from users.     

可撤销的多关键字公钥可搜索加密方案

在云计算应用中,为保证隐私数据安全,用户需要将数据在本地加密后再上传至云服务器。可搜索加密技术允许用户直接检索服务器上的加密数据,获得检索权限的用户往往可以无限制地检索密文。在现实应用中,用户密钥的丢失及恶意攻击容易对隐私数据产生安全威胁,用户不应该持续保持对数据的检索能力。为此,提出了一个支持用户检索权限撤销的公钥可搜索加密方案。将系统的整个生命周期划分为不同时段,下个时段的密文由上个时段的密文进化而来,通过密文进化及时间密钥的分发控制实现用户权限的撤销。方案在支持多关键字检索的同时降低方案的计算开销,并且撤销用户对此前时刻所有密文的检索能力,保证密文的前向安全性。     

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。