基于理想格的高效密文策略属性基加密方案

已有的基于格的密文策略属性基(CP-ABE)方案只能通过矩阵运算方法进行加解密,加解密效率不高,而效率较高的基于理想格的密钥策略属性基(KP-ABE)方案又存在对各类实际应用场景适应性较差的问题。为解决上述问题,该文利用理想格上的算法生成主密钥和密钥,同时在多项式环上进行运算,极大地提高了加解密效率;通过在原属性集合中添加虚拟属性,方案成功结合访问结构生成密文,同时授权用户可以构建出满足解密条件的子集,从而实现方案的正确解密;还利用单个陷门矩阵生成密钥,有效降低了公共参数和主密钥的数量。最终该文构建了一个基于理想格的支持门限访问结构的高效CP-ABE方案,并证明方案在环上容错学习(R-LWE)假设下是选择性安全的。与现有支持门限访问结构的方案的对比分析表明,该文方案公共参数数量更少、效率更高,且对实际应用场景有更好的适应性。     

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）.     

格上基于OBDD访问结构的抗密钥滥用属性加密方案

为了解决属性加密中的密钥安全问题,基于环上误差学习(RLWE)和有序二元决策图(OBDD)访问结构提出了一种抗密钥滥用的密文策略属性加密方案。首先,构造了2个不同的机构来共同生成用户的私钥,降低了机构泄露密钥的风险;其次,在每个私钥中嵌入了用户的特定信息,实现了密钥的可追踪性,并通过维护白名单避免了非法用户和恶意用户的访问。另外,所提方案采用有序二元决策图的访问结构,在支持属性与、或、门限操作的基础上增加了属性的正负值。分析表明,所提方案满足抗合谋攻击和选择明文攻击下的不可区分性安全,降低了存储和计算开销,和其他方案相比更具有实用性。     

具有隐私保护的细粒度智能家居远程数据安全更新方案

针对现存智能家居软件更新方案中存在的粗粒度访问控制、单点服务失效、用户解密效率低下等问题,该文提出一种具有隐私保护的细粒度智能家居远程数据安全更新方案。该方案通过属性基加密技术实现了细粒度访问控制,并结合区块链和星际文件系统(IPFS)技术对数据进行存储。通过对访问策略进行隐藏,构造出一种策略隐藏的密文策略基于属性加密(CP-ABE)算法,进一步保护了用户的隐私。此外,通过设计面向轻量级用户的外包解密算法,所提方案有效减轻了轻量级用户的计算负担,并结合区块链和智能合约技术实现了外包解密过程的公平支付。最后,基于判定的双线性迪菲赫尔曼 (DBDH)假设,证明了所提方案是选择明文攻击下的不可区分 (IND-CPA)安全的。仿真实验结果表明,所提方案与现有方案相比终端用户解密成本和通信开销明显降低。     

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。     

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。      

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。     

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.     

多云服务提供者环境下的一种用户密钥撤销方法

密钥信息泄露是互联云服务难题之一,为解决该问题,该文提出一种基于属性环签名的用户密钥撤销方案。该方案以互联云的用户密文访问方法为研究对象,论述了无属性泄露的密文矩阵映射机制,多授权者自主扩展属性集生成密钥,从而令云服务提供者(CSP)无法获得用户完整属性,达到消除属性存储负载的目的。另外,该方案以撤销环与单调张成算法为基础设计用户签名验证撤销机制,令CSP、授权者与用户共同组成属性环,接受CSP定义密文访问结构,用户签名只有通过源CSP验证才能访问密文,授权者撤销部分属性失效用户解密密钥,从而达到权限撤销不影响其它用户访问的目的。该方案以密文策略属性基加密(CP-ABE)与单调张成算法为基础设计多用户组合属性共谋抵抗机制,用以保护属性的机密性。最后,给出该方案通信成本和计算效率的性能分析,用以验证该方法的有效性。     

解密成本为常数的具有追踪性的密文策略属性加密方案

该文针对单调访问结构提出了一个解密成本为常数的具有追踪性的密文策略属性加密(CP-ABE)方案,该方案基于合数阶双线性群实现了标准模型下的适应安全性。在所有已知的追踪性CP-ABE方案中,都使用线性秘密共享方案(LSSS)来表示单调访问结构,并用LSSS矩阵加密明文数据。因此,其加密成本都随着LSSS矩阵的大小成线性增长,同时解密成本则随着满足要求的属性数量成线性增长。而在该文提出的追踪性CP-ABE方案中,使用最小授权子集集合来表示单调访问结构,并用该子集集合加密明文数据。因此,其加密成本随着最小授权子集的集合大小成线性增长,对于某些单调访问结构,该文方案具有更短的密文长度和更小的加密成本。最重要的是,该文方案进行解密时,只需要3个双线性对操作和2个指数操作,解密成本为常数,实现了更快更高效的数据解密。最后基于合数阶双线性群下的3个静态假设对方案进行了安全性证明,并进行了性能分析与实验验证。     

等级系统中的访问控制方案研究

本文基于Lagrange插值多项式,提出了等级系统中的一个访问控制方案,并从空间复杂度和时间复杂度角度分析了其性能.该方案具有很强的安全性,并且允许所有用户自主选择秘密密钥.提出了基于门限秘密共享体制的一般性访问控制方案,阐述了一般性的访问控制方案的基本思想、方案的构造算法及安全性.     

Efficient pairing-free CP-ABE based on ordered binary decision diagram

To improve the computational efficiency of ABE,its access structure was optimized and a pairing-free CP-ABE scheme based on ordered binary decision diagram (OBDD) was proposed.Based on the elliptic curve cryptography,the complex bilinear pairing operation in traditional CP-ABE was replaced with the relatively lightweight scalar multiplication,thus the overall computation overhead was reduced.And OBDD was used as the access structure of CP-ABE,which can not only represent any Boolean expression about attributes,but also support both positive and negative attributes.The length of the key was independent of the number of attributes and the length of the ciphertext was only related to the number of valid paths in the access policy.The security and performance analysis show that the scheme can resist chosen plaintext attack under the decisional Diffie-Hellman (DDH) assumption,and the computation efficiency can meet the practical application requirements of Internet of things.     

DACPCC:一种包含访问权限的云计算数据访问控制方案

目前云计算访问控制技术最常用的加密体系是CP-ABE,但传统的CP-ABE加密体系中没有涉及用户的访问权限问题,数据提供者只能让用户去读取数据而不能写数据,访问控制机制不灵活,且效率低.针对这一不足,本文提出了一种包含访问权限的高效云计算访问控制方案DACPCC,该方案在CP-ABE基础上设置了权限控制密钥来加密云中的数据,数据提供者通过对权限控制密钥的选择来控制数据的访问权限.文章对DACPCC进行了详细的设计,并做了安全性证明和实验验证,结果表明DACPCC能够让数据提供者对其数据资源进行权限控制,并且是安全和高效的.     

MACPABE: Multi-Authority-based CP-ABE with efficient attribute revocation for IoT-enabled healthcare infrastructure

The Internet of Things (IoT) technology along with cloud computing has gained much attention in recent years for its potential to upgrade conventional healthcare systems. Outsourcing healthcare data to a cloud environment from IoT devices is very essential as IoT devices are lightweight. To maintain confidentiality and to achieve fine-grained access control, the ciphertext policy attribute-based encryption (CP-ABE) technique is utilized very often in an IoT-based healthcare system for encrypting patients' healthcare data. However, an attribute revocation may affect the other users with the same attribute set, as well as the entire system due to its security concerns. This paper proposes a novel CP-ABE-based fine-grained access control scheme to solve the attribute revocation problem. The proposed technique includes multiple attribute authorities to reduce the work overhead of having a single authority in the traditional CP-ABE systems. In addition, the proposed scheme outsources the decryption process to a decryption assistant entity to reduce the decryption overhead of the end-users. To prove the efficiency of the proposed scheme, both formal security analysis and performance comparisons are presented in this paper. Results and discussion prove the effectiveness of the proposed scheme over some well-known schemes.     

Attribute-Based Access Control with Efficient and Secure Attribute Revocation for Cloud Data Sharing Service

Nowadays, there is the tendency to outsource data to cloud storage servers for data sharing purposes. In fact, this makes access control for the outsourced data a challenging issue. Ciphertext-policy attribute-based encryption (CP-ABE) is a promising cryptographic solution for this challenge. It gives the data owner (DO) direct control on access policy and enforces the access policy cryptographically. However, the practical application of CP-ABE in the data sharing service also has its own inherent challenge with regard to attribute revocation. To address this challenge, we proposed an attribute-revocable CP-ABE scheme by taking advantages of the over-encryption mechanism and CP-ABE scheme and by considering the semi-trusted cloud service provider (CSP) that participates in decryption processes to issue decryption tokens for authorized users. We further presented the security and performance analysis in order to assess the effectiveness of the scheme. As compared with the existing attribute-revocable CP-ABE schemes, our attribute-revocable scheme is reasonably efficient and more secure to enable attribute-based access control over the outsourced data in the cloud data sharing service.     

雾计算中细粒度属性更新的外包计算访问控制方案

针对基于密文策略的属性加密(CP-ABE)在低时延需求较高的雾计算环境中,存在加解密开销大、属性更新效率低的问题,提出了一种雾计算中细粒度属性更新的外包计算访问控制方案,使用模加法一致性秘密(密钥)分享技术构建访问控制树,将加解密计算操作外包给雾节点,降低用户加解密开销;结合重加密机制,在雾节点建立组密钥二叉树对密文进...