快速解密且私钥定长的密文策略属性基加密方案

在保证密文策略属性基加密(CP-ABE)算法安全性的前提下,尽可能地提升其工作效率一直是密码学领域的研究热点。该文从作为CP-ABE效率核心的访问结构着手,首次提出基于简化有序二叉决策图(ROBDD)的访问结构,给出了相应的策略表示方法、用户可满足性判定;基于简化有序二叉决策图(ROBDD)访问结构设计了在算法时间复杂度、存储空间占用量等方面都具有较好表现的CP-ABE方案;在安全性方面,该方案能够抵抗用户间的合谋攻击和选择明文攻击。对比分析表明,ROBDD访问结构具有更强的表达能力和更高的表达效率;新的CP-ABE方案包含时间复杂度为常数阶的密钥生成算法、解密算法,能够为用户生成定长私钥并实现快速解密。     

新的格上多机构属性基加密方案

针对基于双线性映射的属性基加密方案中无法抵抗量子攻击的问题,该文提出一种新的格上多机构属性基加密方案。先利用格上左抽样算法为用户生成密钥,使得用户私钥尺寸与级联矩阵的列数和用户属性个数相关,缩短用户私钥尺寸;然后采用Shamir门限秘密共享技术构造访问树,实现属性的与、或、门限3种操作,密文允许基于任意的访问结构生成,表达能力更加丰富,解决了大多方案中访问策略单一问题;方案证明可在标准模型下归约到判定性带误差学习问题的难解性。对比分析表明,方案系统公私钥、用户私钥和密文尺寸均有所优化,并较优于大多数单机构方案,此外方案存在多个属性机构,支持任意单调访问结构,安全性和实用性更满足云环境需求。     

基于属性的多授权中心身份认证方案

针对现有的基于属性的身份认证方案均是基于单授权中心实现的,存在密钥托管问题,即密钥生成中心知道所有用户的私钥,提出了一种基于属性的多授权中心的身份认证方案.所提方案结合分布式密钥生成技术实现用户属性私钥的(t,n)门限生成机制,可以抵抗最多来自t-1个授权中心的合谋攻击.利用双线性映射构造了所提方案,分析了所提方案的安...     

云存储环境下无密钥托管可撤销属性基加密方案研究

属性基加密因其细粒度访问控制在云存储中得到广泛应用。但原始属性基加密方案存在密钥托管和属性撤销问题。为解决上述问题,该文提出一种密文策略的属性基加密方案。该方案中属性权威与中央控制通过安全两方计算技术构建无密钥托管密钥分发协议解决密钥托管问题。通过更新属性版本密钥的方式达到属性级用户撤销,同时通过中央控制可以实现系统级用户撤销。为减少用户解密过程的计算负担,将解密运算过程中复杂对运算外包给云服务商,提高解密效率。该文基于q-Parallel BDHE假设在随机预言机模型下对方案进行了选择访问结构明文攻击的安全性证明。最后从理论和实验两方面对所提方案的效率与功能性进行了分析。实验结果表明所提方案无密钥托管问题,且具有较高系统效率。     

支持直接撤销的密文策略属性基加密方案

提出一种支持直接撤销的属性基加密方案,首先给出支持直接撤销的属性基加密定义和安全模型,其次给出具体的支持撤销的密文策略——属性基加密方案并对安全性进行证明,最后,与其他方案对比显示,该方案在密文和密钥长度方面都有所减少。该方案可以实现对用户进行即时撤销,当且仅当用户所拥有的属性满足密文的访问结构且不在用户撤销列表内时,才能使用自己的私钥解密出明文。     

云存储环境下多服务器的密钥聚合可搜索加密方案

密钥聚合可搜索加密不仅可以通过关键字检索密文,还可以减少用户密钥管理的代价和安全风险。该文分析了一个可验证的密钥聚合可搜索加密方案,指出该方案不满足关键字猜测攻击,未经授权的内部用户可以猜测其他用户的私钥。为了提高原方案的安全性,提出了云存储环境下多服务器的密钥聚合可搜索加密方案。所提方案不仅改进了原方案的安全性问题,还增加了多服务的特性,提高了上传和存储的效率,更适合一对多的用户环境。     

SA-IBE:一种安全可追责的基于身份加密方案

基于身份加密(Identity-Based Encryption, IBE)方案中,用户公钥直接由用户身份得到,可以避免公钥基础设施(Public Key Infrastructure, PKI)系统的证书管理负担。但IBE存在密钥托管问题,即私钥生成器(Private Key Generator, PKG)能够解密用户密文或泄漏用户私钥,而现有解决方案一般需要安全信道传输私钥,且存在用户身份认证开销大或不能彻底解决密钥托管问题的缺陷。该文提出一种安全可追责的基于身份加密方案,即SA-IBE方案,用户原私钥由PKG颁发,然后由多个密钥隐私机构并行地加固私钥隐私,使得各机构无法获取用户私钥,也不能单独解密用户密文;设计了高效可追责的单点PKG认证方案;并采用遮蔽技术取消了传输私钥的安全信道。文中基于标准的Diffie-Hellman假设证明了SA-IBE方案的安全性、解决密钥托管问题的有效性以及身份认证的可追责性。     

具有隐私保护的完整性可验证的关键字搜索方案

针对传统基于属性关键字搜索(ABKS)方案存在访问结构泄密、用户侧计算量高及缺乏完整性验证问题,该文提出具有隐私保护和完整性可验证的基于属性的关键字搜索方案。该方案提出了有序多值属性访问结构和有序多值属性集,固定每个属性的位置,减少参数及相关计算,提高了方案的效率,而在密钥生成时计算具体属性取值的哈希值,从而达到区别多值属性取值的不同。同时,采用Hash和对运算实现对访问结构的隐藏,防止访问结构泄密;采用倒序索引结构和Merkle树建立数据认证树,可验证云服务器返回文档和外包解密结果的正确性。此外,支持外包解密以降低用户侧的计算量。安全分析和实验表明所提方案实现云中共享数据的可验证性、关键字不可区分性和关键字不可链接性,且是高效的。     

具有隐私保护的完整性可验证的关键字搜索方案

针对传统基于属性关键字搜索(ABKS)方案存在访问结构泄密、用户侧计算量高及缺乏完整性验证问题,该文提出具有隐私保护和完整性可验证的基于属性的关键字搜索方案.该方案提出了有序多值属性访问结构和有序多值属性集,固定每个属性的位置,减少参数及相关计算,提高了方案的效率,而在密钥生成时计算具体属性取值的哈希值,从而达到区别多值属性取值的不同.同时,采用Hash和对运算实现对访问结构的隐藏,防止访问结构泄密;采用倒序索引结构和Merkle树建立数据认证树,可验证云服务器返回文档和外包解密结果的正确性.此外,支持外包解密以降低用户侧的计算量.安全分析和实验表明所提方案实现云中共享数据的可验证性、关键字不可区分性和关键字不可链接性,且是高效的.     

支持用户撤销的属性认证密钥协商协议

用户撤销是基于属性的认证密钥协商(ABAKA, attribute-based authenticated key agreement)协议在实际应用中所必需解决的问题。通过将Waters的基于属性的加密方案和Boneh-Gentry-Waters的广播加密方案相结合,提出了一个支持用户撤销的ABAKA协议。该协议能够实现对用户的即时撤销且不需要密钥权威对所有未被撤销的用户私钥进行定期更新。相比于现有的协议,该协议具有较高的通信效率,并能够在标准模型和修改的ABCK模型下可证安全,具有弱的完美前向安全性,并能够抵抗密钥泄露伪装攻击。     

云计算中一种紧凑型的外包访问控制方案

密文策略的属性加密是实现云平台上安全的访问控制方案的最佳选择。然而,在大多数密文策略的属性加密方案中,用户密钥长度与属性的个数之间成线性关系;用户的解密时间与访问结构的复杂度成正比关系。为了减少用户密钥的存储和解密计算开销,本文提出一种面向云计算平台的紧凑型的外包访问控制方案。方案中的访问结构可以支持“与”、“或”以及“门限”三种策略。它仅采用简单的哈希和异或运算就可以验证用户外包解密返回的数据是否正确。在随机预言机模型中,基于aMSE-DDH难题,证明了方案是选择密文攻击安全的。分析表明,本文方案能够安全的实现云计算环境下的访问控制,尤其当用户终端设备受限时实现的访问控制。      

属性可撤销且密文长度恒定的属性基加密方案

密文策略属性基加密（ciphertext-policy attribute-based encryption,CP-ABE）类似于基于角色访问控制,可以为云存储系统提供灵活细粒度的访问控制.但大多数CP-ABE方案中,密文长度与访问策略复杂度成正相关,系统属性同时被多个用户共享而导致属性难以被撤销.针对上述问题,本文提出一种支持属性撤销且密文长度恒定的属性基加密方案.该方案中每个用户的属性群密钥不能通用,可以有效抵抗撤销用户与未撤销用户的合谋攻击.为减少属性授权机构和数据拥有者的计算负担,属性撤销过程所需的计算量外包给数据服务管理者;同时该方案采用支持多值属性和通配符的"AND"门策略,实现了密文长度恒定.所提方案基于决策性q-BDHE（q-bilinear Diffie-Hellman exponent）假设对方案进行了选择明文攻击的安全性证明.最后对方案进行了理论分析与实验验证,分析结果表明本文方案可以有效抵制用户合谋攻击,增加了方案的安全性.同时所提方案在功能和计算效率方面具有一定优势,适用于实际应用情况.     

支持云代理重加密的CP-ABE方案

针对现有的面向CP-ABE(Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption)的代理重加密方案因代理方可以解密代理重加密密文且可以任意修改访问策略而难以支持云代理重加密的问题，本文提出支持云代理重加密的CPABE方案即CP-ABE-CPRE(CP-ABE Scheme with Cloud Proxy Re-Encryption)方案.该方案利用版本号标识不同阶段的私钥和密文来支持属性撤销，只有在用户私钥版本号和密文版本号相匹配且用户属性满足访问策略时，用户才能解密密文.当撤销用户属性时，云服务器无需修改访问策略就可以更新被撤销属性对应的保密值.该方案还通过懒惰更新和批量更新减少密文和用户私钥更新次数，提升更新效率.理论分析和实验结果分析都表明，CP-ABE-CPRE在计算开销和存储开销上均优于相关已有方案.安全性分析表明，CP-ABE-CPRE能够对抗针对性选择明文攻击（sCPA, selective Chosen Plaintext Attack）.     

基于CP-ABE的车联网云端数据安全访问控制方案

针对车联网云环境的不可信任,数据种类和数据访问用户身份复杂,访问内容多样化,以及数据所有者与数据使用者之间多对多等特点,改进CP-ABE安全算法,提出了适合车联网的云端数据安全访问控制方案(DAC-VCS)。该方案中,设置属性管理机构,根据合法用户的角色和身份为其赋予一个属性集,并利用该属性集产生用户的访问私钥;数据所有者对要上传的数据用允许访问的用户属性为加密式样,进行加密;并生成可访问数据的用户列表,将两者一起发送到云端存储。当用户访问云中数据时,首先判断用户是否位于访问列表中,如果用户在列表中且访问私钥中的属性集满足数据加密时采用的加密式样,云端将为用户生成解密口令,并将解密口令和密文一起发给用户。用户利用解密口令即可解密密文,获得自身所要的数据内容。通过这种双层保护,保障了云中数据的访问安全性,降低了所使用的云存储空间并且加解密效率得到大幅度提高。     

具有两个可撤销属性列表的密钥策略的属性加密方案

可撤销的属性加密方案是属性加密方案的延伸和扩展。该文构造了细粒度属性撤销下的具有两个可撤销属性列表的密钥策略的属性加密方案,该方案是对含有单个属性撤销列表方案的推广,新方案涉及两个属性撤销列表,允许两个列表中被撤销用户存在交集或者无关,同时利用追踪算法,判定了用户与私钥的关联性。在选择安全模型下证明了方案的安全性,将方案的安全性规约到求解判定性双线性Diffie-Hellman 指数问题上。     

基于雾计算的权重OBDD访问结构属性密码体制研究

基于密文策略的属性密码体制在云存储中对于实现数据的安全分享和细粒度访问控制起到了关键性的作用,但基于密文策略的属性密码体制存在效率低、访问策略不灵活以及单一属性授权中心带来的单点失效威胁问题.对此,提出基于雾计算的权重有序二叉决策图(Ordered Binary Decision Diagram,OBDD)访问结构的属性密码体制.首先,所提方案把大部分运算外包给雾节点,有效地降低了用户端的计算开销;其次,采用多属性授权中心的方式以防止单点失效威胁;最后,所提方案采用基于权重的OBDD访问结构,不仅能由权重设置阈值以表达任何的布尔函数值,还能同时支持访问结构中属性的正负值的表达.安全性分析和性能分析结果表明,所提方案在判定性双线性Diffie-Hellman(DBDH)问题下满足选择明文安全,并且比其他方案更高效,具有使用价值.     

基于属性加密的组合文档安全自毁方案

为保护组合文档全生命周期的隐私安全,提出了一种基于属性加密的组合文档安全自毁方案.该方案引入多级安全思想创建新的组合文档结构,采用访问密钥加密组合文档内容、基于属性的加密算法加密访问密钥,两者的密文经过一系列算法提取和变换后获得密文分量和封装自毁对象,分别存储在两个分布式哈希表网络和云服务器中.当组合文档过期后,该网络节点将自动丢弃所存密文分量,使得原始组合文档密文和访问密钥不可恢复,从而实现安全自毁.安全分析表明,该方案既能抵抗传统的密码分析或蛮力攻击,又能抵抗分布式哈希表网络的Sybil攻击.     

基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案

针对云环境下密文策略属性基加密方案中存在的密文检索分类困难与依赖可信第三方等问题,本文提出了一种基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案．利用基于属性的等值测试技术,实现了支持属性级灵活授权的云端数据检索和分类机制,降低了数据用户对重复数据解密的计算开销．结合多授权属性基加密机制和区块链技术,实现了去中心化用户密钥生成．采用多属性授权机构联合分发密钥,有效抵抗用户和属性授权机构的合谋攻击．引入区块链和智能合约技术,消除了现有密文策略属性基密文等值测试方案中等值测试、数据存储与外包解密操作对可信云服务器的依赖．利用外包服务器执行部分解密计算,降低了用户本地的计算开销．将原始数据哈希和验证参数上传至区块链,保障外包服务器解密结果正确性和云端数据完整性．在随机预言模型下,基于判定性qparallel Bilinear Diffie-Hellman Exponent困难问题证明了本文方案在选择密文攻击下的单向性．与同类方案相比较,本文方案支持更多的安全属性,并具有较低的计算开销．     

一种基于ABE的抗共谋组播方案

基于属性的加密是一种新兴的加密技术,本文在此基础上提出了一个全新抗共谋攻击的组播方案。该方案以属性作为密钥,完成对节点的组播加密。只有当节点拥有符合解密所需要的属性时,才可以解开密文,否则解密失败。本方案不仅能够保证加密解密过程的安全,还能抵御抗共谋攻击,是一个安全而有效的组播方案。     

面向云存储的基于属性加密的多授权中心访问控制方案

已有基于属性加密的访问控制研究多是基于单授权中心来实现,该种方案在授权方不可信或遭受恶意攻击的情况下可能会造成密钥泄露。提出一种基于属性加密的多授权中心访问控制模型PRM-CSAC。基于CP-ABE方法,设计多授权中心的属性加密方案以提高密钥安全性;设计最小化属性分组算法,使用户访问文件时,能够按需分配密钥,减少不必要的属性密钥分配,降低重加密属性数量,提高系统效率;增加读写属性加强加密方对文件的访问控制,使访问控制策略更加完善。安全性分析及仿真实验表明,相比已有方案,PRM-CSAC对用户访问请求的响应时间更短,开销较小,且能够提供很高的安全性。