一个安全公钥广播加密方案

消息的发送者使用广播加密算法通过广播信道将消息发送给用户.公钥加密算法和追踪算法结合在一起,可构成一个公钥广播加密方案.提出了一个完全式公钥广播加密方案.在以往公钥广播加密方案中,消息发送中心替每个用户选择解密私钥,分配解密私钥.而在完全式公钥广播加密方案中,用户的解密私钥是由用户自己所选择的.用户可以随时加入或退出广播系统.当消息发送者发现非法用户时,不要求合法用户作任何改变,就能够很方便地取消这些非法用户.此外,证明了方案中加密算法在DDH假设和适应性选择密文攻击下是安全的.     

基于ECC与同态加密的加密算法

针对目前RSA(Rivest-Shamir-Adleman)同态加密方法计算效率低、公钥尺寸大、计算复杂度高的缺点,结合ECC(elliptic curve cryptography)与同态加密方法,提出一种改进的同态加密算法。在椭圆曲线加密算法的基础上,使用不同的私钥生成公钥并构造乘法同态加密方法,通过公钥对嵌入椭圆曲线中的点集加密并上传密文到云端。理论分析与实验结果表明,相对于目前的同态加密方法,改进后的加密算法在保证安全性的同时,解决了公钥尺寸大和计算复杂度高的问题,可直接对云中密文操作无需解密成明文。     

基于随机背包公钥密码的攻击

针对基于随机背包公钥密码方案,根据方案不同参数分别给出了恢复私钥攻击和恢复密文中明文的格攻击,并通过计算实例验证格攻击有效。因此证明了基于随机背包中公钥方案是不安全的。     

基于JSON的RSA-PKCS#1加密算法的安全性研究

基于JSON的RSA-PKCS#1加密算法作为JSON的加密标准中首选的公钥加密算法,由于其要求明文在被加密前使用特定的填充规则对明文进行预处理操作,导致可被攻击者利用的选择密文攻击漏洞的产生,使得攻击者可以在未掌握RSA私钥的情况下破解密文。为此,本文从安全性角度分析基于JSON的RSA-PKCS#1加密算法以及选择密文攻击漏洞产生的成因,并根据分析结果构造攻击实验以证明其安全漏洞的存在,同时针对此漏洞提出基于固定值填充的加固方案,消除选择密文攻击的利用点,以提升加密算法的安全性。     

基于Polar码改进的RLCE公钥加密方案

针对PolarRLCE方案不具有语义安全,易受到自适应选择密文攻击（IND-CCA2,adaptively chosen ciphertext attacks）的缺点。在RLCE（random linear code encryption）方案的基础上,利用RLCE方案的结构和Polar码的极化性质,将Polar码作为方案的底层编码,通过RLCEspad消息填充的方法,采用普通编码对密文进行编码,提出一种具有语义安全、可以达到IND-CCA2安全的改进的RLCE公钥加密方案。改进后的方案将公钥矩阵转为系统矩阵,减小了公钥存储空间;对部分私钥进行预计算,减小了私钥存储空间。通过分析,所提方案未改变PolarRLCE方案的结构,可以抵抗针对汉明循环码的结构化等攻击。在128 bit安全级别,相较于HermitianRLCE方案、GRSRLCE方案和GoppaMcEliece方案,所提方案的公钥尺寸分别减少了4%、46.5%、47.9%。     

支持隐私保护的可验证云端数据分享方案

随着移动互联网技术的飞速发展,海量数据将存储在远程云服务器,由此带来外包云存储敏感数据的搜索与安全共享问题。基于椭圆曲线设计公钥可搜索加密算法,提出云存储系统中支持隐私保护的可验证数据分享方案。在该方案中,数据发送方结合消息认证码技术,使用自己的私钥和数据接收方的公钥产生关键词对应的密文,数据接收方结合消息认证码技术,使用自己的私钥和数据发送方的公钥产生搜索陷门,从而云服务器可以对关键词密文和搜索陷门进行快速匹配测试。该方案可保证云端存储数据的机密性,实现对外包云存储数据的可搜索功能,并在选择关键词攻击下满足密文不可区分性与搜索陷门不可区分性,抵抗内部关键词猜测攻击。此外,为防止云服务器出现恶意欺骗或返回不正确的搜索密文行为,引入云审计的设计思想,对存储在云端的密文数据进行完整性验证。性能分析与比较结果表明,该方案云端加密数据分享过程耗时仅为2.17 ms,与PEKS、PAEKS、dIBAEKS、CLEKS方案相比效率提升39.98%以上,更有利于部署在资源受限的智能终端设备。     

云环境下个人医疗信息的密文检索方法研究

针对云环境下个人医疗信息检索时出现的隐私问题,设计一种带有身份认证的公钥密文检索方法。采用RSA加密算法与SHA哈希算法对检索的关键词进行加密,先利用SHA对不同的关键词生成hash值,以防止检索时将关键词暴露给云服务器,接着用RSA公钥对关键词的hash值进行加密,并保存关键词密文。用户检索时,先用自己的私钥对采用相同SHA哈希算法生成的关键词hash值加密,同时加入用私钥对身份加密的数字签名信息,并一起上传云服务器。服务器检索时,利用用户的公钥进行解密,得到身份验证和关键词hash值。服务器先对身份进行认证,认证通过后再用公钥对关键词hash值加密,然后与保存的关键词密文进行匹配,相同则返回密文数据,不同则提示查询出错。此外对个人医疗数据的其他字段采用DES与RSA的混合加密方式。该方法不仅保障了系统的性能,而且有效地保护了用户数据的机密性与隐私性。     

基于SM9的匿名广播加密方案

广播加密允许数据拥有者通过不安全的公开信道将数据安全地发送给一组指定的用户, 只有组内用户（授权用户）利用自身私钥才能正确解密密文, 恢复出明文数据, 不在组内的用户（非授权用户）即使合谋也无法获取数据内容。标识加密是一种非对称加密体制, 可利用能够唯一标识用户身份的任意字符串作为用户的公钥, 消除了传统公钥体制中用于绑定用户公钥的证书。匿名标识广播加密不仅能充分继承标识加密的优点实现多用户数据的安全共享, 而且能有效保护接收者的身份信息。本文以国产商用标识密码算法SM9为基础, 采用多项式技术构造了首个基于SM9的匿名广播加密方案。方案具有与SM9加密算法相同的私钥生成算法, 用户私钥由一个群元素组成。方案的密文由(n+3)个元素组成, 与接收者数量(n)线性相关, 解密仅包含一次双线性对计算。基于q类型的GDDHE困难假设, 在随机谕言器模型中证明方案在静态选择明文攻击下具有不可区分的安全性且满足接收者匿名性。比较分析表明本文方案的计算开销和通信代价与现有高效匿名标识广播加密方案是可比的。最后, 对方案进行编程实验, 在相同安全级别下, 本文方案对比其他方案具有较优的密文长度, 实验结果表明本文方案是可行的。     

公钥制RSA算法应用中要注意的几个问题

RSA算法是公钥密码系统的重要算法之一.本文通过研究RSA算法的特点,就其安全性问题提出了构造公钥/私钥对时应注意的几个问题:在公钥选择时要注意的盲区;当公钥/私钥对的选择使密文的幂指数低时会容易受攻击;一个团体使用公共模会造成不安全性;用户私钥丢失后应选用新的模来构造新的公钥/私钥对等等.     

基于完全式公钥的叛徒追踪方案的密码分析

由于广播加密容易受到串谋攻击,叛徒追踪方案已成为版权保护的一个重要工具。利用中国剩余定理让用户自己生成私钥,Lyuu和Wu提出了面向无状态接收者的E1Gamal类广播加密算法及黑盒可追踪方案。本文首先从群编码和参数配置的角度考察对该方案的几种安全威胁。接着,利用解密预言机发起一种适应性选择密文攻击。最后,针对其密钥管理与追踪算法的特点提出一种串谋攻击方法,使其不能追踪出所有的叛徒和真正的盗版者,表明在实际应用中完全式公钥方法存在冤枉无辜用户的安全风险。     

标准模型下的高效强安全混合加密方案

如何设计标准模型下满足适应性选择密文安全（IND-CCA2）的高效加密方案,是公钥密码学领域的一个重要研究课题。基于判定型双线性Diffie-Hellman问题,提出了一个高效、短公/私钥长度、强安全的,基于对称加密算法、消息认证码算法、密钥分割算法等基础算法的一次一密型混合加密方案,分析了方案的安全性和效率。方案在标准模型下被证明具有IND-CCA2安全性,支持公开的密文完整性验证,与同类方案相比计算效率高。     

一种概率型非对称公钥密码体制的设计和实现

在分析传统公钥密码体制的基础上,设计并实现了一种基于Diffie Hellman判定问题,辅以抗碰撞的Hash函数和公钥证书进行加密和解密,安全性可证明的概率型非对称密码系统.它比基本Cramer-Shoup体制具有更高的效率,且同样具有抵抗自适应选择密文攻击的能力.     

Tight chosen ciphertext attack （CCA）-secure hybrid encryption scheme with full public verifiability

In this paper, we propose a new ＂full public verifiability＂ concept for hybrid public-key encryption schemes. We also present a new hybrid public-key encryption scheme that has this feature, which is based on the decisional bilinear Diffie-Hellman assumption. We have proven that the new hybrid public-key encryption scheme is secure against adaptive chosen ciphertext attack in the standard model. The ＂full public verifiability＂ feature means that the new scheme has a shorter ciphertext and reduces the security requirements of the symmetric encryption scheme. Therefore, our new scheme does not need any message authentication code, even when the one-time symmetric encryption scheme is passive attacks secure. Compared with all existing publickey encryption schemes that are secure to the adaptive chosen ciphertext attack, our new scheme has a shorter ciphertext, efficient tight security reduction, and fewer requirements （if the symmetric encryption scheme can resist passive attacks）.     

Efficient ID-Based Multi-Decrypter Encryption with Short Ciphertexts

Multi-decrypter encryption is a typical application in multi-user cryptographic branches. In multi-decrypter encryption, a message is encrypted under multiple decrypters＇ public keys in the way that only when all the decrypters cooperate, can the message be read. However, trivial implementation of multi-decrypter encryption using standard approaches leads to heavy computation costs and long ciphertext which grows as the receiver group expands. This consumes much precious bandwidth in wireless environment, such as mobile ad hoc network. In this paper, we propose an efficient identity based multi-decrypter encryption scheme, which needs only one or zero （if precomputed） pairing computation and the ciphertext contains only three group elements no matter how many the receivers are. Moreover, we give a formal security definition for the scheme, and prove the scheme to be chosen ciphertext secure in the random oracle model, and discuss how to modify the scheme to resist chosen ciphertext attack.     

具有高效授权的无证书公钥认证可搜索加密方案

设计了1个高效授权的无证书密码环境下的公钥认证可搜索加密方案的安全模型,并提出了具体的具有高效授权的无证书公钥认证可搜索加密方案。该方案中云服务器利用数据属主对密文关键词索引的签名进行数据属主的身份验证;其次,数据用户对授权服务器进行授权,授权服务器可以对数据用户进行验证,若数据用户合法,则协助数据用户对云服务器返回的密文执行有效性的验证;同时,数据属主与数据用户利用云服务器公钥生成的密文关键词索引与陷门搜索凭证,可以保证密文关键词索引与陷门搜索凭证满足公开信道中的传输安全。最后使用仿真验证了所提方案的效率。     

Efficient chosen ciphertext secure key encapsulation mechanism in standard model over ideal lattices

Key encapsulation mechanism (KEM) is an important key distribution mechanism that not only allows both sender and receiver to safely share a random session key, but also can be mainly applied to construct a hybrid public key encryption scheme. In this paper, we give an positive answer to the question of if it is possible to build an efficient KEM over lattices. More precisely, we design an efficient KEM scheme in standard model based on ideal lattices. We prove that the proposed scheme captures indistinguishability against active chosen ciphertext attacks (IND-CCA) under the ring learning with errors problem, or more formally, IND-CCA security. Compared with the current CCA secure KEM schemes based on lattices in the standard model, our scheme has shorter public key, secret key and encapsulation ciphertext. In addition, our KEM scheme realizes IND-CCA security in the standard model.     

More efficient tightly-secure lattice-based IBE with equality test

Identity-based encryption with equality test (IBEET) combines public key encryption with equality test (PKEET) and identity-based encryption (IBE). In an IBEET scheme, a user with trapdoors is allowed to verify whether different ciphertexts encrypted under different identities correspond to equal plaintexts through the equality test algorithm. Recently, several IBEET schemes were constructed over lattices to resist the potential quantum threats, perhaps since the latticed-based candidates are the most favored ones in the current NIST PQC standardization. However, almost all of the schemes are developed from Lee et al.’s generic construction and hence double both public parameters and ciphertext sizes. In this paper, we propose a more efficient and tightly-secure IBEET scheme which not only achieves a tight reduction with the semi-adaptive security, but also reduces both public parameters and ciphertext sizes.     

基于公钥广播加密的安全组播方案

应用公钥广播加密进行安全组播的难点是如何更有效地权衡实现代价和安全性.通过引入身份标志区分各个接收者,并利用一组接收者的身份标志代替一般公钥广播加密方案中的组公钥,缩短了系统公钥参数的长度.将新的公钥广播加密方案应用到安全组播通信的过程表明,该方案有效降低了计算和通信代价,且达到了抗选择密文攻击的语义安全性.     

Public key encryption without random oracle made truly practical

In this paper, we report our success in identifying an efficient public key encryption scheme whose formal security proof does not require a random oracle. Specifically, we focus our attention on a universal hash based public key encryption scheme proposed by Zheng and Seberry at Crypto’92. Although Zheng and Seberry’s encryption scheme is very simple and efficient, its reductionist security proof has not been provided. We show how to tweak the Zheng-Seberry scheme so that the resultant scheme not only preserves the efficiency of the original scheme but also admits provable security against adaptive chosen ciphertext attack without random oracle. For the security proof, our first attempt is based on a strong assumption called the oracle Diffie-Hellman⁺ assumption. This is followed by a more challenging proof that employs a weaker assumption called the adaptive decisional Diffie-Hellman assumption, which is in alignment with adaptively secure assumptions advocated by Pandey, Pass and Vaikuntanathan.     

结合公钥加密和关键字可搜索加密的加密方案

带关键字搜索的公钥加密(PEKS)是一种有用的加密原语，它允许用户将在加密数据上搜索的功能委托给不可信的第三方服务器，而不影响原始数据的安全性和隐私性。但是，由于缺乏对于数据的加密以及解密能力，PEKS方案不能单独进行使用，必须与标准的公钥加密方案(PKE)相结合。因此，Baek等人在2006年引入了一种新的加密原语，称为结合PKE和PEKS的加密方案(PKE+PEKS)，它同时提供了PKE和PEKS的功能。目前，已有文献提出了几种PKE+PEKS方案。然而，他们都没有考虑关键字猜测攻击的问题。本文提出一个新的高效且能够抵抗关键字猜测攻击的PKE+PEKS方案，与已有方案相比，该方案在性能上有很大的提升，并且在生成关键字和数据密文时，不需要使用双线性对，极大地降低了计算和存储成本。安全性分析表明，本文中所提出的方案能够满足密文隐私安全性、陷门不可区分性和抗关键字猜测攻击的安全性。效率分析表明，本分提出的方案更加高效。