无配对公钥认证可搜索加密方案

随着云计算与5G通信的快速发展与广泛应用,云移动用户数迅速增长.云数据的隐私性保护越来越受大众关注.早期提出的带关键字搜索的公钥加密方案(public key encryption scheme with keyword search, PEKS)和公共通道带关键字搜索的公钥加密方案(secure channel free PEKS, SCF-PEKS)允许系统中的任何用户向服务器发送加密文件供接收者检索,起到一定的隐私保护作用.但之后Rhee等人的工作中发现方案仍存在关键词隐私性安全不足.同时,多数的公钥可搜索加密方案是基于双线性对下计算的.在运算能力有限的设备上应用,其计算效率会有所限制.针对以上问题,提出一种非双线性对运算的公共通道的公钥认证可搜索加密方案(non bilinear pairs secure channel free public key authentication encryption with keyword search scheme, NBP-SCF-PAEKS),该方案的计算效率相对于双线性对方案高,并且在关键词检索过程具有访问控制功能.在不使用随机预言机模型下,通过Game-Hopping方法证明方案满足适应性选择关键词攻击下多关键词密文不可区分性以及适应性选择关键词攻击的陷门不可区分性,使得方案模型抵抗在线模式下外部攻击者关键词猜测攻击和离线模式下内部攻击者关键词猜测攻击.根据方案设计进行仿真实验,结果表明：该方案相对于其他方案是高效安全的.     

基于无证书的具有否认认证的可搜索加密方案

物联网环境下,云存储技术的发展和应用降低用户数据的存储和管理开销并实现资源共享。为了保护用户的身份隐私,提出一种具有否认认证特性的可搜索加密方案。发送方对原始数据进行可否认加密并将密文上传,而接收端在密文的确认阶段无法向第三方证明数据的来源,保障了数据的安全性。相较于基于身份认证的单一设计,提出方案利用无证书密码技术解决了传统方案中密钥托管和密钥撤销阶段中存在的弊端,同时也实现了可否认加密的密态搜索。最后,对提出方案进行了严格的安全性分析。实验结果表明该方案可以较好地完成可搜索加密任务。     

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。     

公钥可搜索加密体制综述

伴随着云计算技术的广泛应用,外包到云服务器存储的数据通常采用密文方式进行存储以确保数据安全和用户隐私。可搜索加密体制允许用户对密文数据通过关键词进行检索,从而极大减少了数据共享用户的通信和计算开销。基于公钥的可搜索加密体制解决了对称可搜索加密体制中的密钥分发问题而受到广泛关注。本文侧重于阐述公钥可搜索加密体制的研究进展,描述了它的形式化定义、安全模型;分析和讨论了典型的公钥可搜索加密体制的设计机理、相关的扩展方案以及它们的安全性问题。最后,本文还讨论了公钥可搜索加密体制的应用场景,并指出了未来可能的发展方向。     

无证书的可搜索加密方案

基于身份的可搜索加密方案（IBEKS）使用身份等信息作为公钥,绑定了公钥和用户（私钥）,省去了CA认证的环节,但是也带来了一些问题,比如密钥托管、密钥撤销等。基于此,首次提出无证书的可搜索方案（CL-PEKS）的抽象定义和构造算法,对算法的一致性进行了验证,并且分析了算法复杂度。同时给出了抵抗第一、二类选择关键词密文攻击（type I、type II IND-CCA2）语义安全的CL-PEKS定义。该方案实现了密文关键词可搜索功能,同时解决了IBEKS中的密钥托管问题。     

一种可验证的公钥可搜索加密方案

公钥可搜索加密能实现基于密文的信息检索,适用于云计算环境。但现有公钥可搜索加密方案普遍依赖于双线性对,并且无法对服务器返回的搜索结果进行验证,效率和安全性较低。为此,基于El Gamal加密算法提出一种可验证的公钥可搜索加密方案。该方案使用El Gamal加密算法替代双线性对运算,与传统算法相比具有较低的计算复杂度,并且易于实现。在密文关键词及加密文件生成算法中,采用El Gamal签名算法对关键词的哈希值进行数字签名。当收到服务器返回的搜索结果后,用户可以通过计算得到发送者的公钥,并对相应的签名值进行验证,从而有效防止服务器返回错误结果。     

可搜索公钥加密研究进展

随着大数据和云计算技术的不断发展,云平台成为存储海量数据的首选,而用户数据隐私与安全是云计算环境中最重要的问题之一。为确保数据的安全,用户通常将敏感数据加密后再存储在云服务器中,如何在云上高效检索这些密文数据成为了挑战。可搜索加密技术允许用户通过关键词直接检索密文数据,为实现密文数据的高效检索提供了有效的办法,在保护数据隐私的同时减少了通信和计算开销。近几年,可搜索公钥加密（PEKS）技术为了应对不同平台和应用场景,出现了大量基于不同困难问题、查询方式、改变结构的扩展方案。因此针对安全扩展和功能扩展,围绕时下应用需求在权限共享、密钥管理问题、细粒度搜索和访问控制能力方面对PEKS扩展方案进行综述,并对具体阐述的方案性能进行深入对比分析,指出存在的优势与不足。最后对PEKS技术的发展趋势进行总结和展望。     

可撤销的多关键字公钥可搜索加密方案

在云计算应用中,为保证隐私数据安全,用户需要将数据在本地加密后再上传至云服务器。可搜索加密技术允许用户直接检索服务器上的加密数据,获得检索权限的用户往往可以无限制地检索密文。在现实应用中,用户密钥的丢失及恶意攻击容易对隐私数据产生安全威胁,用户不应该持续保持对数据的检索能力。为此,提出了一个支持用户检索权限撤销的公钥可搜索加密方案。将系统的整个生命周期划分为不同时段,下个时段的密文由上个时段的密文进化而来,通过密文进化及时间密钥的分发控制实现用户权限的撤销。方案在支持多关键字检索的同时降低方案的计算开销,并且撤销用户对此前时刻所有密文的检索能力,保证密文的前向安全性。     

基于SM9的公钥可搜索加密方案

云存储技术因其使用便捷、性价比高等优势得以迅速发展,越来越多用户将个人数据外包至第三方云服务器存储。虽然数据加密存储可有效保护数据安全和用户隐私,但传统的对称/非对称加密技术会影响数据检索和使用。可搜索加密是一种特殊的加密技术,一经提出便备受关注,在保障数据机密性的同时可提供数据检索功能。目前,国内外学者提出了大量可搜索加密方案,但现有方案都基于国外密码算法设计,尚未见基于国产商用密码算法的可搜索加密方案在国内外刊物上公开发表,不符合我国密码核心技术自主可控的要求。为了丰富国产商用密码算法在可搜索加密方面的研究,满足云存储领域的数据安全检索需求,本文以SM9标识加密算法为基础,构造了一种公钥可搜索加密方案(SM9-PEKS)。在q-ABDHE安全假设和随机谕言模型下,本文首先证明SM9标识加密算法的匿名性,进而证明SM9-PEKS方案的安全性。理论分析和编程实现结果表明,与常用经典的公钥可搜索加密方案相比,本文方案在增加64字节通信代价的情况下,可至少降低31.31%的计算开销。最后,提出了未来可能的研究方向。     

可搜索加密的研究进展

可搜索加密是解决云端不可信条件下加密数据安全云检索的重要方法。针对可搜索公钥加密、可搜索对称加密这2种可搜索加密类型,分别介绍了近几年来学术界的主要成果及其存在的问题、解决方法。在可搜索公钥加密领域,主要介绍了高安全条件下降低检索复杂度的方法;在可搜索对称加密领域,主要介绍了高安全条件下支持物理删除的方法。     

A multi-user searchable encryption scheme with keyword authorization in a cloud storage

Multi-user searchable encryption (MSE) allows a user to encrypt its files in such a way that these files can be searched by other users that have been authorized by the user. The most immediate application of MSE is to cloud storage, where it enables a user to securely outsource its files to an untrusted cloud storage provider without sacrificing the ability to share and search over it. Any practical MSE scheme should satisfy the following properties: concise indexes, sublinear search time, security of data hiding and trapdoor hiding, and the ability to efficiently authorize or revoke a user to search over a file. Unfortunately, there exists no MSE scheme to achieve all these properties at the same time. This seriously affects the practical value of MSE and prevents it from deploying in a concrete cloud storage system. To resolve this problem, we propose the first MSE scheme to satisfy all the properties outlined above. Our scheme can enable a user to authorize other users to search for a subset of keywords in encrypted form. We use asymmetric bilinear map groups of Type-3 and keyword authorization binary tree (KABtree) to construct this scheme that achieves better performance. We implement our scheme and conduct performance evaluation, demonstrating that our scheme is very efficient and ready to be deployed.     

Privacy leakage of certificateless public key authenticated searchable encryption via frequency analysis: Attacks and revises

Certificateless public key authenticated searchable encryption (CLPASE) is a versatile asymmetric searchable encryption that enables ciphertext retrieval, resists inside keyword guessing attacks, and avoids both certificate management problem and key escrow problem. However, most existing CLPASE schemes are vulnerable to frequency analysis which can extract keywords from user-generated trapdoors (i.e., search queries) and thus compromise user’s search privacy.In this paper, we give a detailed analysis showing that most CLPASE schemes reveal the underlying frequency distribution of the target keywords in the trapdoors searched by users, regardless of whether the trapdoor generation algorithm is deterministic or not. The analysis shows that frequency analysis has become a significant threat to users’ search privacy in the CLPASE system. To address this issue, we provide a concrete CLPASE scheme against frequency analysis. We then compare our scheme with previous CLPASE schemes in terms of features and performance evaluation. As a result, our scheme provides higher guarantee for user’s search privacy with comparable efficiency.     

公开信道下多服务器多关键词多用户可搜索加密方案

可搜索加密服务中,为了避免服务器集中检索从而推测出密文关键词信息,数据属主希望将不同的数据密文与关键词索引分别存储在不同的服务器上。结合多用户可搜索加密方案和多服务器特性设计了一种公开信道下多服务器多关键词多用户可搜索加密方案。数据属主和数据用户利用服务器的公钥生成密文索引与陷门搜索凭证,满足在公开信道中传输。分析结果表明,新方案具有较低的通信代价,并且在随机预言机模型下基于判定性Diffie-Hellman问题假设证明了新方案在适应性选择关键词攻击下密文索引不可区分。     

An efficient incomparable public key encryption scheme

Public keys are closely related to the identity of recipients in public key encryption setting. In privacy-sensitive applications of public key encryption, it is desirable to hide the relation between the public key and the identity of the recipient. The main functional approach in the privacy enhanced public key encryption scheme is to give anonymity of the public keys of recipients. In this case, all the users in the system are potential recipients of every ciphertext. Waters, Felten, and Sahai proposed an incomparable public key encryption scheme which guarantees the anonymity of recipients against both eavesdroppers and senders. In their scheme, all the recipients must complete the same amount of computations to identify the ciphertexts which direct to them. In this paper, we focus on reducing the number of computations for the recipients while preserving the security level of Waters et al.’s scheme. Our method is to separate the decryption process into two steps, first the recipient determines whether a ciphertext is directed to him or her, and only if the direction is correct, the recipient recovers the corresponding plaintext. This improves the efficiency of the system.     

基于hash函数和公钥算法的一次性口令方案*

在分析现有基于挑战／应答一次性口令方案不足的基础上,设计了一种新的基于hash函数和公开密钥加密算法的一次性口令身份认证方案。该方案不仅能够提供通信双方的相互认证、避免各种攻击,而且克服了传统挑战/应答方案认证开销大的缺点,有效地保护了用户身份信息,能防止重放攻击等攻击手段。最后对方案的安全性和效率作了分析。     

区块链上支持多关键字检索的可搜索加密方案

在基于云存储的单关键字可搜索加密中,云服务器不是完全可信的,且现有的单关键字检索不能精确地返回搜索结果。基于此, 结合区块链技术提出了区块链上的多关键字可搜索加密方案。该方案采用对称加密算法提高了加密效率;利用区块链技术解决了云服务器不诚实搜索的问题;采用多关键字的索引结构提高了搜索结果的精确性。在随机预言模型下,证明了该方案在选择关键字攻击下是不可区分IND CKA安全的,通过效率分析表明该方案具有更高的效率。     

改进的高效动态可搜索加密方案

为解决云存储环境下加密数据的安全检索问题,对现有算法进行改进,提出一种高效且安全的可搜索加密方案。该方案利用哈希链表构建三个索引表：文件索◢引表γ▼f▽、搜索索引表γ▼w▽、删除索引表γ▼d▽,后两者是在每次搜索过程中根据搜索凭证和访问格式逐渐建立的,有效分摊了总的搜索时间,且关键词二次搜索的时间消耗为常量。为提高◣更新效率,与原算法相比,增加了删除索引表,测试结果表明,改进后的方案删除操作的时间消耗一般可减少30%~60%。通过泄露函数证明在更新过程中不会泄露访问格式外的更多信息,安全性较高。