基于马尔可夫模型的同态加密位置隐私保护方案

针对基于位置服务的位置隐私与查询隐私保护问题,提出一种基于马尔可夫模型的同态加密位置隐私保护方案。首先,随机置换匿名用户真实身份,结合用户的历史查询内容,构建马尔可夫状态转移矩阵;其次,预查询用户的历史高频率内容及马尔可夫链下的预测内容,并且存储相应结果集;最后,对该方案双预测系统的安全性进行了分析。该方案使服务器满足k+1个查询内容,并使恶意服务器或攻击者无法判定查询用户的真实身份与查询内容之间的对应关系,实现了用户位置隐私与查询隐私的保护。同时,利用同态加密密文的可计算性和保密性,实现了面向密文数据的统计分析和隐私数据的安全存储。     

区块链环境下支持隐私保护的数字权限管理

针对数字权限保护中对数字内容安全和用户隐私保护的需求,提出了一种支持区块链环境下隐私保护的数字权限保护方案,设计了区块链环境下数字内容权限全生命周期保护和用户隐私保护的框架,主要包括内容加密、许可授权和内容解密3个协议。利用Diffie-Hellman密钥交换和加法同态加密算法,实现了内容加密密钥的保护和分发,同时保证了内容加密密钥的安全性和用户的隐私性,防止区块链中的其他节点收集用户的敏感信息,如用户的使用习惯。与传统的数字权限保护方案相比,该方案基于区块链具有信息公开透明、信息不可篡改等特点,并且保护了内容安全和用户的隐私,具有较好的实用性。安全性分析表明,该方案在区块链环境下是安全的;仿真实验结果表明,该方案能够以较低的开销实现用户的隐私保护。     

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.     

区块链中匿名属性验证可搜索加密方案

为保护数据用户属性隐私,防止属性隐私泄露,提出一种属性基可搜索加密算法。利用对称加密算法对数据拥有者信息进行加密并将加密后的信息上传到星际文件系统;使用属性基可搜索加密算法对数据关键字进行加密并将加密结果上传到区块链中,实现数据密文和关键字密文的分布式存储;使用智能合约实现关键字安全搜索,避免云服务器返回不相关搜索结果。方案的安全性是基于Diffie-Hellman困难性假设,理论分析和实验结果表明,该方案具有较好的用户隐私保护效果和计算开销。     

基于k-Lin假设的同态加密方案

作为数字货币的底层核心技术之一,区块链随着数字货币的快速发展而受到了广泛关注.由于区块链具有去中心化、防篡改、可追溯等性质,如今越来越多的企业和个人用户选择利用区块链技术来实现数据的传输和记录.区块链公开透明的特性,一方面充分保证了数据的可用性;但另一方面,又给用户的隐私信息带来了严重威胁.为了同时兼顾用户数据的机密性和可用性,同态加密常常被用到区块链的安全解决方案之中.然而,现实应用对于所部署的同态加密方案的安全强度要求也很可能会随着时间推移而有所变化.考虑到区块链应用场景的复杂多样性和分布式特点,同态加密方案一旦部署下去,之后,当随着时间推移需要调整安全性强度时,相应的工作量将会非常繁重.此外,在区块链的现实应用中,考虑到监管方面的需求,很多情况下（尤其是针对某些群组成员发布和传输的数据）需要允许某可信第三方（如监管方）能够对链上的相应密文数据进行解密.若采用传统的同态加密方案对数据进行加密,可信第三方需要存储所有用户的私钥,这将给密钥管理和存储带来巨大压力.针对当前的区块链应用场景和安全需求,提出了一个基于ZN2*（N=pq）上的判定性k-Lin假设的加法同态加密方案.该方案不仅在标准模型下能够满足IND-CCA1安全性,还具有3个特殊优势：（i）可以通过对参数k的调控细粒度地调节加密方案的安全性强度;（ii）加密方案具有双解密机制：存在两种私钥,一种由用户本人持有,另一种由可信第三方持有,其中,可信第三方的私钥可用于该加密体制所有用户的密文解密;（iii）加密方案可以极为便利地退化为IND-CPA安全的公钥加密方案,退化后的方案不仅其公私钥长度和密文长度变得更短,而且同样具有加法同态性和双解密机制.     

基于双线性映射的区块链安全范围搜索技术研究

数据库共享是一种数据聚合方案,为用户检索不同的数据库提供方便。基于区块链的共享数据库更灵活、更透明,并且不像传统的数据库共享系统那样依赖中心化的服务器。但是,区块链上的任意节点都可以访问区块链上的资源,用户的隐私数据如果不经过加密保护就很容易被恶意节点泄露。如果不解决隐私数据的泄露问题,基于区块链的去中心化应用很难被采用。为了保护数据隐私,并且能对数据进行范围查询,文章基于双线性映射设计了一种二进制块加密方案,通过对加密块的匹配来完成密文域的范围查询。文章在以太坊部署了系统原型并进行实验,实验结果表明,文章所提方案不仅查询速度更快,而且安全性更好,方案可以应用于真实环境中。     

基于数字承诺的区块链交易金额保密验证方法

传统区块链交易中,隐私保护都是在匿名机制下加密用户的敏感信息,引入公正的第三方对交易明文信息进行验证,然而一旦第三方受到攻击,用户的交易信息便会被泄露,且在理性状态下不存在真正公正的第三方.为了能够更好地解决区块链交易中存在的隐私问题,针对交易者非匿名状态下的交易金额保密验证问题,采用PVC数字承诺协议,将交易金额隐藏在承诺中,并构造公开可验证的零知识证明方案,使验证者能在不获取交易敏感信息的情况下对交易的合法性进行保密验证.同时,利用椭圆曲线同态加密特性加密金额,进而解决交易者密文账本的更新问题.对所提出的隐私保护方案的正确性进行验证和分析,结果表明,与已有方案相比,所提方案具有计算复杂度相对较低、安全性强、高效等优点.     

一种基于区块链的大健康数据存储和共享模型

针对各类机构健康数据共享困难、用户隐私保护不力等问题,提出一种基于区块链的大健康数据存储和共享模型,实现居民健康数据的安全存储和共享.为了处理跨链交易数据,保证数据跨域流转过程中的安全性、完整性、一致性,提出基于联盟链的双链网络模型.其中,联盟链存储数据的hash摘要、存储地址、关键字密文;大健康联盟链存储数据跨域访问记录,并利用代理重加密技术对跨域数据进行重加密操作.为了防止节点共谋并提高共识效率和模型容错率,设计一种基于节点信誉的当值节点选择方案.通过安全性分析和仿真实验得出方案的安全性与高效性,证明其适用于大健康数据存储和共享模型.     

基于区块链和密文属性加密的访问控制方案

随着数字社会的到来,使得数据成为了重要的生产要素,为了充分释放数据要素价值,作为数据安全共享的访问控制技术是实现数据安全应用与治理的关键。因此,围绕分布式架构下密文及密钥的安全性问题提出了一种基于区块链的密文访问控制方案。该方案利用密文生成算法与验证合约实现外包密文存储的真实性与完整性验证;设计了基于安全多方计算的属性密码,实现了用户私钥的链下安全多方计算并确保了私钥的唯一性,极大缓解了单属性权威的计算压力,可有效保护用户属性隐私、避免单点故障;定义了格式化的事务数据结构,实现了访问控制的全过程追责。通过安全性分析、性能分析和实验仿真分析表明,该方案在安全性和性能上均满足通用区块链的需求,为数据开放共享提供了一种通用的区块链访问控制方案。     

基于群签名与属性加密的区块链可监管隐私保护方案

区块链技术的去中心化、数据难篡改等特性使其在溯源问题上体现出明显优势,基于区块链的溯源系统可以解决传统系统中信息孤岛、共享程度低以及数据可篡改等问题,从而保证数据的可追溯性。然而,区块链溯源系统中的数据可追溯性与用户隐私保护之间难以取得平衡。提出一种结合群签名、隐私地址协议、零知识证明以及属性加密的分布式可监管隐私保护方案。对群签名的群管理员机制进行改进,设置多群管理员生成用户私钥片段,用户根据返回的私钥片段计算自身私钥,并根据需要有选择性地对溯源数据进行属性加密,同时为链上数据设置特定的访问结构,以实现数据与用户的“一对多”通信。群管理员利用群公钥对交易双方的身份进行追踪与追责。符合数据特定访问结构的用户通过自身的属性私钥对密文进行解密从而获取数据信息。实验结果表明,该方案能在保证数据可追溯并实现交易双方监管的同时,提高链上数据的隐私保护水平,与现有隐私保护方案相比安全性更高。     

属性基加密和区块链结合的可信数据访问控制方案

传统的数据存储方式往往采用集中式架构,这种集中式存储架构容易产生信任和安全问题。文章提出一种属性基加密和区块链结合的可信数据访问控制方案,将对称加密算法和属性基加密算法结合,实现了数据所有者对数据的细粒度访问控制,保障了数据所有者的隐私保护权利。同时,文章将区块链技术和分布式存储相结合,区块链上仅存储数据及密文位置的哈希值和访问控制策略等信息,解决了区块链系统的存储瓶颈。实验表明,该方案能有效保护数据所有者的安全和隐私,实现数据的安全共享。     

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。     

基于区块链技术的健康医疗数据隐私加密控制系统设计

为确保电子健康记录系统尽快实现安全地医疗数据共享,克服传统隐私加密控制模型访问时延增长率较高,控制效果不够平稳的问题,本文基于区块链技术对健康医疗数据隐私加密控制系统进行了设计研究。采用C/S体系结构,设计了4层的基于区块链技术的的加密控制系统硬件。在系统软件的软件部分,采用了基于无证书公钥体制的内容提取签名方案,完成了对健康医疗数据隐私保护功能的设计。采用区块链技术,提出了数据加密访问控制方法MDACSC,在该方法中设计区块结构和链式存储结构,将后序遍历策略树匹配算法与分类分级属性算法应用到访问控制结构中提升访问控制效率,完成对健康医疗数据的加密访问控制。采用PoP-DPoS算法设计了改进共识机制,以确定记账权归属,优化了加密控制方法。经实验测试实现了对健康医疗数据隐私的加密控制,结果表明:该模型访问时延增长率较低,具有平稳、高效的访问控制性能,密文小、加密成本低,解密成本极高,并且数据安全系数达到了0.98,说明该系统总体应用效果良好。     

基于双联盟链的智能电网数据共享模型

针对区块链的电网云服务器数据存在数据共享困难和隐私泄露风险,提出一种基于双联盟链的智能电网数据共享模型（DSDCB）。首先,基于星际文件系统（IPFS）在链下存储电力大数据,在链上存储IPFS文件指纹,并使用多重签名公证人将电力数据共享给其他联盟链;然后,在保证隐私不被泄露的情况下,使用代理重加密结合安全多方计算来进行单节点或多节点安全数据共享;最后,利用全同态加密算法在无需解密电力数据的情况下对密文数据进行合理整合。DSDCB的单节点跨链数据共享模型能抵抗51%攻击、女巫攻击、重放攻击和中间人攻击。经证明当恶意参与方少于k个、诚实参与方超过1个时,DSDCB的安全多方跨链数据共享模型能保证数据的安全性与隐私性。仿真对比表明,DSDCB的计算成本低于代理广播再加密（PBRE）和用于安全云存储的加密数据共享方案（CPBRE-DS）,比一轮通信可验证全同态秘密共享（FHNVSS）方案更具有可行性。     

基于ElGamal的同态云端密文存储检索方案

云端数据存储的安全性和检索效率是网络空间安全亟待解决的问题之一. 本文提出了一个新的密文检索模型, 并在此基础上利用ElGamal同态密码算法和SM4分组密码算法, 设计了一种基于混合同态加密的云端密文存储检索方案. 首先, 该检索方案能够在数据上传、检索和下载的过程中, 保证数据的安全, 可用于个人云端U盘等应用场景. 其次, 对该方案的正确性和安全性进行分析. 最后, 通过实验的方式对方案的正确性进行了证明. 实验结果表明该方案在保证数据安全的情况下, 检索结果正确, 效率高.     

面向移动终端的隐私数据安全存储及自毁方案

针对移动终端隐私数据的安全问题,结合数据压缩、门限秘密共享和移动社交网络,提出一种面向移动终端的隐私数据安全存储及自毁方案.首先,对移动隐私数据进行无损压缩获得压缩数据.然后,使用对称密钥对压缩数据进行对称加密获得原始密文.接着,将原始密文分解成两部分密文块:其中一部分密文块与时间属性结合并封装成移动数据自毁对象(MDSO)后保存到云服务器中;另一部分密文块与对称密钥和时间属性结合,再经过拉格朗日多项式处理后获得密文分量.最后,将这些密文分量分别嵌入图片并共享到移动社交网络.当超过授权期后,任何用户都无法获取密文块重组出原始密文,从而无法恢复隐私数据,最终实现移动隐私数据的安全自毁.实验结果表明:当文件为10 KB时,压缩和加密时间之和仅为22 ms,说明所提方案性能开销较低.综合分析亦表明该方案具备较高安全性,能有效抵抗安全攻击,保护移动隐私数据的隐私安全.     

CRSHE：基于同态加密的新型密文检索方案

针对文本密文存储与检索需求,提出一个检索与共享功能分离的云存储模型,在此基础上设计了一种同态加密算法,并给出一种新型同态密文检索方案CRSHE。可有效解决检索关键词隐私泄漏、不支持同态加密等问题,通过排序反映文档与关键词之间的相关程度,在多关键词检索时极大地提升检索性能。测试实验表明,该方案比线性密文检索方案效率高,具有较高的准确性。     

支持多比特加密的全同态加密体制设计

现有全同态加密体制普遍存在密文尺寸较大和采用单比特加密所导致的效率较低问题.在Gentry等人提出的全同态加密体制(简称GS W13体制)的基础上,通过修改其展开方式,利用近似特征向量技术,提出了一种新的全同态加密体制.在随机喻示模型下,将新体制的安全性归约到判定性容错学习问题(decisional lear-ning with errors,DLWE)的难解性,给出了其正确性和安全性的证明.又在不改变系统参数的条件下,采用多比特加密,对新体制进行优化.与GSW13体制相比,新体制的密文尺寸减小61.47％,加密运算量减少68.97％.新体制不仅减小密文扩张,而且减少同态运算计算次数,从而提高了体制效率.