一种属性基加密方案的外包解密方法

Sahai和Waters提出的属性基加密(Attribute-Based Encryption,ABE)能够实现一对多加密,因而具有广泛的应用价值。随着云计算技术的不断发展,云计算也与属性基加密有了紧密的联系。将快速高效的外包技术应用在属性基解密算法中。在云计算中,云服务器存储了客户的密文。当客户对远程数据进行解密时,解密者将转换密钥上传给云服务器。云服务器利用转换密钥将密文转换成一个中间密文并发送给客户,客户解密中间密文并获得明文的计算量很小,从而减轻了解密者的负担。安全性分析和效率分析证明所提出的方法是安全的和高效的。     

智慧健康中基于属性的访问控制方案

针对智慧健康（S-health）中个人健康档案（PHR）的隐私保护问题,提出了一种外包解密可验证并可代理的基于属性的访问控制方案。首先,利用密文策略属性基加密（CP-ABE）方法,实现PHR的细粒度访问控制;其次,通过将复杂的解密计算外包至云服务器,并利用授权机构来验证云服务器返回的部分解密密文（PDC）的正确性;然后,基于代理方法,受限用户可将外包解密及验证委托给第三方用户执行而不泄露隐私;最后,在标准模型下证明了方案的自适应安全性。理论分析结果表明,用户端解密仅需执行一次指数运算,该方案具有较强的安全性与实用性。     

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。     

支持恶意用户追踪的属性基云数据共享方案

云存储服务为互联网用户提供了更加灵活、可扩展的外包数据访问,获得学术界和工业界的关注.为防止用户数据被泄露到开放的网络中,数据所有者往往选择先将数据加密再上传到云存储服务器.与传统加密方式相比,属性基加密为云端加密数据提供更细粒度的数据访问控制机制,可实现“一对多”的访问策略模式.然而,传统属性基加密系统不具备同时“追踪”泄露解密密钥以及制造解密黑盒恶意用户的能力.本文重点研究在云存储服务的数据共享机制中部署密文策略属性基加密时出现的解密权限泄露问题.本文将白盒可追踪性和黑盒可追踪性作为一个整体集成到传统的密文策略属性基加密中,并提供两种追踪机制:白盒追踪机制和黑盒追踪机制.若泄露的解密权限为解密密钥,则可利用白盒追踪;若泄露的解密权限为解密设备,则需要利用黑盒追踪.本文所提出系统的主要特点包括:(1)云共享数据的授权访问.数据所有者的文件被加密并存储到云服务器上,满足指定访问策略的授权用户才能访问文件;(2)白盒可追踪性.若恶意内部人员故意泄露其解密密钥,则可基于白盒追踪机制执行追踪;(3)黑盒可追踪性.若泄露解密设备并被发现,则可通过黑盒追踪机制捕获共同构造该设备的恶意内部人员;(...     

基于CP-ABE的隐藏属性外包解密访问控制

传统的属性基加密方案中数据拥有者将访问结构和密文保存在一起,于是用户收到密文消息的同时也收到了访问结构,但访问结构本身就可能包含数据拥有者的隐私信息。本文提出一种基于密文策略属性基加密(Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption, CP-ABE)的隐藏属性外包解密访问控制方案。该方案既能隐藏数据拥有者制定的访问控制策略中的属性,同时将计算密集型解密操作交给代理服务器完成,又能保证未经授权的属性授权中心或代理服务器不能独自解密共享的加密数据。     

高效且可验证的多授权机构属性基加密方案

移动云计算对于移动应用程序来说是一种革命性的计算模式,其原理是把数据存储及计算能力从移动终端设备转移到资源丰富及计算能力强的云服务器.但是这种转移也引起了一些安全问题,例如,数据的安全存储、细粒度访问控制及用户的匿名性.虽然已有的多授权机构属性基加密云存储数据的访问控制方案,可以实现云存储数据的保密性及细粒度访问控制;但其在加密和解密阶段要花费很大的计算开销,不适合直接应用于电力资源有限的移动设备;另外,虽然可以通过外包解密的方式,减少解密计算的开销,但其通常是把解密外包给不完全可信的第三方,其并不能完全保证解密的正确性.针对以上挑战,本文提出了一种高效的可验证的多授权机构属性基加密方案,该方案不仅可以降低加密解密的计算开销,同时可以验证外包解密的正确性并且保护用户隐私.最后,安全分析和仿真实验表明了方案的安全性和高效性.     

隐藏策略的可验证外包解密OO-CP-ABE访问控制方案

在密文策略属性基加密(CP-ABE)中,数据加密和解密所需时间与访问结构的复杂性相关,在移动设备中实施CP-ABE会使设备面临较大的计算压力。为此,提出一种隐藏策略的可验证外包解密在线/离线密文策略属性基加密访问控制方案。考虑到加密阶段较大的计算量,通过在线/离线加密方法,使数据拥有者在未确定明文和访问结构的情况下,运用高性能服务器提前完成大量的计算操作,确定明文和属性后在其移动设备上通过较少的计算量完成整个加密过程,从而减轻移动设备在加密阶段的计算负担,同时使用代理服务器对数据进行解密,并引入短签名方法对解密的数据进行正确性验证。分析结果表明,该方案能够减轻移动设备的计算负担,并验证了代理服务器解密数据的正确性。     

移动云环境下的多授权机构属性基加密方案

针对移动云数据的访问控制进行了研究,提出一种高效的、无需CA的多授权机构密文策略属性基加密方案。通过借助外部资源,在数据加密和解密过程分别增加预加密操作和可验证外包解密操作,从而降低用户的加解密计算量,并采用双因子身份认证机制实现对用户的匿名认证。安全性分析表明,新方案基于判断性q-BDHE（decisional q-parallel Bilinear Diffie-Hellman Exponent）假设可证明是选择明文安全的,并且方案能够抵抗合谋攻击。仿真实验表明,新方案有效降低了数据加密、解密的计算开销以及对密文的通信开销。因此,新方案能够实现对移动云数据安全、高效的访问控制。     

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。     

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。     

基于双服务器模型的可公开验证多元多项式外包计算方案

结合云安全外包计算中的隐私保护问题,针对任意多元多项式函数的外包计算,利用同态加密算法和多线性映射,构造了基于双服务器模型的可公开验证外包计算方案。该方案能够保证多项式函数输入与输出的隐私性和安全性,用户或者任意第三方都可以对云服务器计算的结果进行验证,实现了可公开验证性和可用性。云返回给用户的结果处于密文状态,只有拥有解密密钥的用户才能够输出最终的结果,一定程度上保证了计算结果的安全性。分析结果表明,该方案在标准模型下能够达到输入的选择明文攻击（CPA）安全,用户的计算代价远远小于服务器以及直接计算多项式函数的计算代价。     

A secure re‐encryption scheme for data services in a cloud computing environment

Cloud computing as a promising technology and paradigm can provide various data services, such as data sharing and distribution, which allows users to derive benefits without the need for deep knowledge about them. However, the popular cloud data services also bring forth many new data security and privacy challenges. Cloud service provider untrusted, outsourced data security, hence collusion attacks from cloud service providers and data users become extremely challenging issues. To resolve these issues, we design the basic parts of secure re‐encryption scheme for data services in a cloud computing environment, and further propose an efficient and secure re‐encryption algorithm based on the EIGamal algorithm, to satisfy basic security requirements. The proposed scheme not only makes full use of the powerful processing ability of cloud computing but also can effectively ensure cloud data security. Extensive analysis shows that our proposed scheme is highly efficient and provably secure under existing security model. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于离线密钥分发的加密数据重复删除方法

重复数据删除技术受到工业界和学术界的广泛关注.研究者致力于将云服务器中的冗余数据安全的删除,明文数据的重复删除方法较为简单.而用户为了保护隐私,会使用各自的密钥将数据加密后上传至云服务器,形成不同的加密数据.在保证安全性的前提下,加密数据的重复删除较难实现.目前已有的方案较多依赖在线的可信第三方.提出一种基于离线密钥分发的加密数据重复删除方案,通过构造双线性映射,在不泄露数据隐私的前提下,验证加密数据是否源自同一明文.利用广播加密技术实现加密密钥的安全存储与传递.任意数据的初始上传者能够借助云服务器,以离线方式验证后继上传者的合法性并传递数据加密密钥.无需可信第三方在线参与,实现云服务器对加密数据的重复删除.分析并证明了方案的安全性.仿真实验验证了方案的可行性与高效性.     

全委托的公共可验证的外包数据库方案

为解决可验证外包数据库方案存在的预处理阶段开销较大及不支持公共可验证的问题,提出了一个全委托的公共可验证的外包数据库模型.给出了模型的架构及交互流程,对模型进行了形式化定义,并给出了模型的正确性定义和安全性定义.利用双线性映射及可验证外包模幂运算协议,构建了一个全委托的公共可验证外包数据库方案,且给出了各个算法的详细描述,证明了方案的正确性和安全性.其安全性可规约为BDHE （bilinear diffie-hellman exponent）难题.与现有方案及不进行全委托计算的方案相比,全委托的公共可验证的外包数据库方案基于可验证外包模幂运算,将大量模幂运算外包给云处理,减小了数据拥有者的开销.理论与实验分析表明：该方案数据拥有者在预处理阶段所需的代价更低,效率更高,适于实际应用.此外,验证过程无需私钥参与,实现了公共可验证.     

Generic user revocation systems for attribute-based encryption in cloud storage

Cloud-based storage is a service model for businesses and individual users that involves paid or free storage resources. This service model enables on-demand storage capacity and management to users anywhere via the Internet. Because most cloud storage is provided by third-party service providers, the trust required for the cloud storage providers and the shared multi-tenant environment present special challenges for data protection and access control. Attribute-based encryption (ABE) not only protects data secrecy, but also has ciphertexts or decryption keys associated with fine-grained access policies that are automatically enforced during the decryption process. This enforcement puts data access under control at each data item level. However, ABE schemes have practical limitations on dynamic user revocation. In this paper, we propose two generic user revocation systems for ABE with user privacy protection, user revocation via ciphertext re-encryption (UR-CRE) and user revocation via cloud storage providers (UR-CSP), which work with any type of ABE scheme to dynamically revoke users.     

多用户通信机制中支持隐私保护的属性基动态广播加密

云计算和物联网的快速发展使多用户信息共享机制备受关注,然而当用户将个人数据上传到云服务器与不同用户共享时,未经授权的用户和不可信的第三方云服务提供商会窥探这些隐私数据,对数据安全和用户隐私构成严重威胁。此外,多用户共享机制还存在访问控制不灵活、用户撤销和动态管理等问题。为了解决这些问题,文章结合属性基加密与广播加密技术提出一种动态广播加密机制。该方案在保证数据安全的同时,利用不经意传输协议,实现了接收者的匿名,保护了用户隐私。此外,该方案还支持新用户随时动态加入系统,且不影响原用户在系统中的解密能力,并实现了用户撤销和快速解密。性能分析表明,该方案较已有方案在安全性和效率方面有明显优势。     

支持区间查询的基于位置服务外包数据隐私保护方案

随着云计算技术的迅猛发展,越来越多的LBS服务被外包到云上运行以减少本地的计算和存储成本.然而,外包环境下的云服务器通常被认为是一个半可信的实体,LBS提供商的数据安全和用户的个人隐私将会面临新的安全挑战.针对现有基于位置服务数据外包方案中不支持区间查询和隐私保护不足等问题,文章提出一种支持区间查询的LBS外包数据隐私...     

支持错误定位的远程数据完整性批量验证方案

远程数据完整性验证技术是保证云数据安全的一种重要技术,能通过与服务器进行少量交互,验证外包数据是否完整。在现实中,云存储服务通常是在多用户与多服务器之间存在的,最近多用户与多服务器环境下的批处理验证方案陆续被提出。但这些方案在数据出错后,往往于一次挑战中无法判定错误数据的拥有者或所在服务器。利用Merkle Hash Tree（MHT）提出了一种支持错误数据定位的批处理校验方案,可以在批处理校验不通过后,同时定位出错误数据的拥有者与其所存储的服务器。