Removing escrow from ciphertext policy attribute-based encryption

Attribute-based encryption (ABE) is a promising cryptographic primitive for fine-grained access control of distributed data. In ciphertext policy attribute-based encryption (CP-ABE), each user is associated with a set of attributes and data are encrypted with access policies on attributes. A user is able to decrypt a ciphertext if and only if his attributes satisfy the access policy embedded in the ciphertext. However, key escrow is inherent in ABE systems. A curious key generation center in that construction has the power to decrypt every ciphertext. We found that most of the existing ABE schemes depending on a single key authority suffer from the key escrow problem. In this study, we propose a novel CP-ABE key issuing architecture that solves the key escrow problem. The proposed scheme separates the power of issuing user keys into two parties: the key generation center and the attribute authority. In the proposed construction, the key generation center and the attribute authority issue different parts of secret key components to users through a secure two-party computation protocol such that none of them can determine the whole set of keys of users individually. We demonstrate how the proposed key issuing protocol can be applied in the existing CP-ABE scheme and resolve the key escrow problem.     

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...     

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。     

高效撤销的密文策略属性基加密方案

摘要：作为新型的密码学原语,属性基加密方案通过一系列属性来定义一个用户,并且实现了细粒度访问控制。然而,复杂、耗时的撤销操作成为限制属性基加密方案应用的瓶颈问题。为了解决属性基加密方案中的撤销问题,本文提出一种高效属性撤销的密文策略属性基加密方案。该方案通过固定长度的撤销列表记录撤销用户,撤销过程不必更新系统密钥及相关用户的密钥,大大降低了撤销所引起的计算开销。     

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。     

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.     

无线传感器网络中结合信任管理的基于属性基加密方案

针对无线传感器网络(WSN)中基于属性基加密(ABE)的属性授权与撤销问题,提出了一种结合信任管理的密文策略ABE方案(TM-CP-ABE)。该方案基于密文策略ABE,融合了信任管理机制,将信任评估和信任更新与属性授权和属性撤销结合起来。对方案的安全性、复杂性和有效性进行了对比分析,并与目前WSN中比较流行的加密方案进行了仿真实验对比,结果表明TM-CP-ABE方案较好地解决了无线传感器网络CP-ABE的属性撤销问题,并通过属性撤销在一定程度上抑制了恶意节点的破坏行为。     

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。     

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。     

Securely outsourcing the ciphertext-policy attribute-based encryption

Attribute-based Encryption (ABE) is a new and promising public key encryption that allows fine-grained authorization on data based on user attributes. Such property is favorable for multiple applications that require encrypted storage or access control on data, in particular: eHealth applications. However, ABE schemes are known not to be efficient in the encryption phase because ciphertext size and the time required to encrypt grow with the complexity of the access policy. Such drawback is critical in the context of pervasive computing, for instance, in the Internet of Things, where data producers are usually resource-constrained devices, e.g. smart phones or sensing platforms. In this work, we propose OEABE standing for Outsourcing mechanism for the Encryption of Ciphertext-Policy ABE (CP-ABE). We show how a user can offload expensive operations of CP-ABE encryption to a semi-trusted party in a secure manner. Our proposed mechanism requires only one exponentiation on resource-constrained devices. We provide also an informal security analysis of possible attacks from a semi-honest adversary against the proposed solution. To demonstrate the performance gains of our mechanism, we first conducted a performance estimation on an emulated Wismote sensor platform. Then, we implemented our proposal and did comparison to an existing implementation of CP-ABE on a laptop.     

Revocable attribute-based encryption from standard lattices

Attribute-based encryption (ABE) is an attractive extension of public key encryption, which provides fine-grained and role-based access to encrypted data. In its key-policy flavor, the secret key is associated with an access policy and the ciphertext is marked with a set of attributes. In many practical applications, and in order to address scenarios where users become malicious or their secret keys are compromised, it is necessary to design an efficient revocation mechanism for ABE. However, prior works on revocable key-policy ABE schemes are based on classical number-theoretic assumptions, which are vulnerable to quantum attacks. In this work, we propose the first revocable key-policy ABE scheme that offers an efficient revocation mechanism while maintaining fine-grained access control to encrypted data. Our scheme is based on the learning with errors (LWE) problem, which is widely believed to be quantum-resistant. Our scheme supports polynomial-depth policy function and has short secret keys, where the size of the keys depends only on the depth of the supported policy function. Furthermore, we prove that our scheme satisfies selective revocation list security in the standard model under the LWE assumption.     

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。     

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.     

Key Derivation Policy for data security and data integrity in cloud computing

Cloud computing is currently emerging as a promising next-generation architecture in the Information Technology (IT) industry and education sector. The encoding process of state information from the data and protection are governed by the organizational access control policies. An encryption technique protects the data confidentiality from the unauthorized access leads to the development of fine-grained access control policies with user attributes. The Attribute-Based Encryption (ABE) verifies the intersection of attributes to the multiple sets. The handling of adding or revoking the users is difficult with respect to changes in policies. The inclusion of multiple encrypted copies for the same key raised the computational cost. This paper proposes an efficient Key Derivation Policy (KDP) for improvement of data security and integrity in the cloud and overcomes the problems in traditional methods. The local key generation process in proposed method includes the data attributes. The secret key is generated from the combination of local keys with the user attribute by a hash function. The original text is recovered from the ciphertext by the decryption process. The key sharing between data owner and user validates the data integrity referred MAC verification process. The proposed efficient KDP with MAC verification analyze the security issues and compared with the Cipher Text–Attribute-Based Encryption (CP-ABE) schemes on the performance parameters of encryption time, computational overhead and the average lifetime of key generation. The major advantage of proposed approach is the updating of public information and easy handling of adding/revoking of users in the cloud.     

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。     

支持属性撤销的策略隐藏与层次化访问控制

在属性加密方案中,访问策略中可能包含一些敏感信息,如何在具备丰富的策略表示能力的同时实现访问策略的隐藏已成为云计算环境中亟待解决的问题之一。另外,考虑到在系统中用户的属性会有经常性的变更,属性撤销也成为近年来研究的一个热点。提出一种基于属性策略隐藏的层次化访问控制方案,融合代理重加密技术和CP-ABE方案,解决属性撤销的问题。与之前的方案相比,既保护了策略的隐私,又具有较灵活的访问控制能力,并且引入层次化授权结构,减少了单一授权的负担和风险,提高了安全性。     

基于椭圆曲线加密且支持撤销的属性基加密方案

在云终端用户资源受限的场景中,传统属性基加密方案中存在着计算开销大以及不能实现实时撤销的不足。为了实现云端数据安全高效的共享,提出了一种基于椭圆曲线加密（ECC）算法且支持细粒度撤销的属性基加密方案。该方案使用计算较轻量级的椭圆曲线上的标量乘法代替传统属性基加密方案中计算开销较大的双线性配对,以降低系统中用户在解密时的计算开销,提高系统的效率,使方案更适用于资源受限的云终端用户场景。利用表达能力更强和计算更高效的有序二元决策图（OBDD）结构来描述用户定义的访问策略,以减少嵌入密文中的冗余属性来缩短密文长度。为每个属性建立一个由拥有该属性用户组成的属性组,并为组内每个成员生成唯一的用户属性组密钥。当发生属性撤销时,利用最小子集覆盖技术为组内剩余成员生成新的属性组,实现实时的细粒度属性撤销。安全分析表明,所提方案具有选择明文攻击不可区分性、前向安全性和后向安全性;性能分析表明,所提方案在访问结构表达和计算能力上优于（t,n）门限秘密共享方案和线性秘密共享方案（LSSS）,其解密计算效率满足资源受限的云终端用户的需求。     

隐藏访问策略的属性基加密机制

在属性基加密方案中,加密者通常把访问策略与密文一起发送给用户,但有时访问策略本身就是敏感信息,需要保密。提出一种新的较高效的匿名访问属性基加密方案,在加密过程中通过隐藏部分子集值以使授权用户有效密文和非授权用户无效密文不可区分,在对称双线性群组的基础上实现了访问匿名。与同类的匿名访问方案比较,新方案减少了双线性对和幂运算的次数,提高了算法的效率,并缩短了分析密文、密钥等的长度。分析结果表明,该算法可以在保持现有公共参数不变的情况下增加新的属性,增强了系统的灵活性。同时可证明新方案在双线性判定性假设下的安全性。