基于属性的可搜索加密方案

2004年,Boneh等人利用匿名的基于身份的加密方案构造了一个公钥可搜索加密方案(PEKS),解决了特定环境下对加密数据进行检索的这一困难问题.已有的可搜索加密方案,通信模式往往是一对一的,关键词密文也只能被特定的单个用户查询或解密,这样的通讯模式在实际的系统中有很多局限性.作者首次给出了基于属性的可搜索方案(ATT-PEKS)的定义和构造算法.此方案与PEKS的不同之处在于基于属性的可搜索方案是适应群组的公钥加密搜索方案,扩大了信息的共享性,节省了第三方信息存储的空间.作者同时对此方案进行了一致性分析和安全性证明.     

安全的指定发送者的基于身份的可搜索加密方案

云存储技术发展非常迅速,用户能高效地共享数据、便捷地处理数据,但是不能保证不会外泄用户的敏感信息。带关键字搜索的公钥加密(PEKS)方案能在不解密的情况下对关键字进行搜索,但PEKS存在管理证书的问题。它的变体,即基于身份的可搜索加密方案(IBEKS)能简化公钥基础设施中证书的管理,然而,大多数的方案都不能抵抗内部敌手的关键字猜测攻击。因此提出一个安全的指定发送者的基于身份的可搜索加密,能同时满足陷门不可区分性和密文不可区分性。与已有方案相比,该方案的存储和计算的代价较低,保证了使用性和效率。     

基于身份的动态可搜索加密方案

可搜索加密技术节省用户的本地存储资源,简便用户对所要查询加密文件的搜索操作,但是多数可搜索加密方案都只是静态搜索。为此,提出一种基于双线性对的可以删除指定身份文件的动态可搜索加密方案。引进认证技术,在服务器删除文件之前对删除用户的合法性进行认证,以防止非法用户的恶意删除。分析结果表明,该方案在实现删除功能基础上,具有选择明文攻击下的不可区分安全性。     

智能合约辅助下满足前后向安全的动态可搜索加密方案

动态可搜索加密过程易受文件注入攻击和信息泄露导致的信息滥用攻击,同时现有基于公钥密码体制构造的动态可搜索加密方案往往涉及大量双线性对运算,不能满足实际应用的效率要求。通过引入智能合约,提出一种满足前后向安全的动态可搜索加密方案。以智能合约取代传统的搜索服务器进行关键字陷门匹配测试,解决传统搜索服务器必须满足诚实且好奇的设定问题,在此过程中避免大量使用双线性对运算,而是只执行一些简单的哈希操作,从而提升密文数据搜索阶段的计算效率。该方案满足前向安全性和后向安全性,即旧的搜索陷门不能用于搜索更新后的文件,且后续搜索不会泄露已删除文件所对应的索引信息。分析结果表明,与现有公钥密码体制下的动态可搜索加密方案相比,该方案在安全性和计算效率方面更具优势,适用于大数据通信环境。     

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。     

云环境下基于属性策略隐藏的可搜索加密方案

基于属性的可搜索加密技术可以实现对数据的细粒度访问控制,但现有的可搜索加密方案,关键字的搜索、访问控制、文件加密基本上是分别执行的,导致攻击者可能跳过访问策略直接进行关键字索引匹配或文件解密;其次,现有方案中数据拥有者需将加密文件的密钥以安全通道传给用户,增加了数据拥有者的开销;此外,大多基于树型的访问控制策略是公开的,容易造成隐私泄露。因此,基于线性秘密分享（LSSS,linear secret sharing schemes）访问结构,提出了一种云环境下基于属性策略隐藏的可搜索加密方案。通过将策略秘密值嵌入关键字加密与文件存储加密,实现访问控制、关键字搜索与文件加密的有机结合;通过聚合密钥技术实现用户无须与数据拥有者交互,即可对文件进行解密的功能,减轻了密钥管理的负担,存储空间提高约30%。实验结果及安全性分析表明,所提方案具有数据存储的安全性、访问策略的隐私性、陷门的不可连接性等功能,具有较高的密文检索效率,与已有主流方案相比,检索效率提高至20%以上。     

可问责的多关键字可搜索加密方案

为了解决现有的可搜索加密方案无法对私钥泄露者的身份进行追踪问责等问题,提出了一种可问责的多关键字密文搜索方案。引入一个追踪算法,根据被泄露、出售的私钥追踪到私钥所有者的身份,并对该用户进行问责。如果确定该用户为泄密者,可直接将其从系统中撤销,从而保障系统的安全。经证明,该方案是可问责的并且基于q'-SDH假设是具有安全性的。同时,该方案将加密阶段分为离线加密和在线加密,有效地减少了在线加密的计算量,提升了系统整体运行效率。此外,该方案还支持多关键字查询,为用户缩小了查询范围,搜索效率得到了提升。最后,给出了安全性证明和实验分析,证明了该方案是安全的、可行的。     

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。     

一种安全的具有匿名性的可搜索加密方案

2004年,Boneh等利用匿名的基于身份加密方案构造了一个公钥可搜索加密方案（PEKS）,解决了特定环境下对加密数据进行检索的这一困难工作。已有的可搜索加密方案,都是实现对关键词信息的保护,其实一个真正安全的可搜索加密方案,在保证搜索能力的前提下,不仅要实现对关键词信息的保护,也要实现对消息查询方信息的保护。提出具有匿名性的基于身份可搜索方案（ANO-IBEKS）的构造算法,给出了方案在随机预言机模型下语义安全性的证明。该方案可以很好地解决大量数据交给第三方服务器存储（比如网络存储）的关键词密文查询问题,可以有效地保护查询关键词和查询者身份等敏感信息,无法追踪究竟是哪个用户查询了什么信息。     

具有匿名性的可搜索加密方案

已有的可搜索加密方案(PEKS),都是实现对关键词信息的保护.一个真正安全的可搜索加密方案,在保证搜索能力的前提下,不仅要实现对关键词信息的保护,也要实现对消息查询方信息的保护.基于此,提出了具有匿名性的基于身份可搜索方案(ANO-IBEKS)的定义和构造算法.该方案可以很好的解决大量数据交给第三方服务器存储(比如网络存储)的关键词密文查询问题,可以有效的保护查询关键词和查询者身份等敏感信息,无法追踪究竟是哪个用户查询了什么信息,并且给出了方案在随机预言机模型下语义安全性的证明.     

FS-IBEKS: Forward secure identity-based encryption with keyword search from lattice

Public Key Encryption with Keyword Search (PEKS) makes it possible for a cloud server (CS) to match a trapdoor and a ciphertext. However, with the upgrowth of quantum techniques, most of the existing PEKS schemes will be broken by quantum computers in the coming future. Moreover, they are also under the threat of potential key exposure. Lattice-based forward secure PEKS scheme (FS-PEKS) overcomes the two problems above by combining the techniques of forward security and lattice-based cryptography. However, FS-PEKS schemes work in public key infrastructure (PKI), which will incur complicated certificate management procedures. In this work, to overcome the key management issue but still guarantee security even when attackers corrupt the keys, we extend the FS-PEKS scheme into the identity-based framework and present a forward secure identity-based encryption with keyword search (FS-IBEKS) scheme from lattice. The proposed scheme is secured under the selective identity against chosen plaintext attack (IND-sID-CPA) in the random oracle model. To further improve the security, we present another FS-IBEKS scheme into the standard model and give concrete security proof under the adaptive identity against chosen plaintext attack (IND-ID-CPA). The comprehensive performance evaluation demonstrates that our FS-IBEKS schemes are feasible for cloud computing.     

抗关键词猜测攻击的可搜索公钥加密方案

已有带关键词搜索的公钥加密方案和无安全信道的带关键词搜索的公钥加密方案存在关键词猜测攻击的安全性缺陷。针对这一问题,提出了一个无安全信道无指定服务器的带关键词搜索的公钥加密方案框架。该框架不仅具有无安全信道和无指定服务器的优点,而且有效解决了关键词猜测攻击的问题。基于该框架,构造了一个高效基于双线性对的无安全信道无指定服务器的带关键词搜索的公钥加密方案,并在标准模型中严格证明了该方案满足适应性选择关键词攻击下的关键词密文不可区分安全性和关键词陷门不可区分安全性。与已有的一些带关键词搜索的公钥加密方案和无安全信道的带关键词搜索的公钥加密方案相对比,该方案不仅具有优良的特性,而且在计算效率和通信代价上具有明显的优势。     

支持多关键字搜索的条件代理重加密

为了实现细粒度的访问控制和多个关键字数据搜索,本文引入满足条件树和强一次性签名,提出一个可用于多个关键字搜索的条件代理重加密方案。与已有的方案相比,本文方案在计算效率上有明显的提升。该方案可抵抗选择密文攻击,在随机预言机模型下,满足选择密文攻击安全性。本文提出的方案对解决金融等行业中的敏感数据安全问题有重要的作用。     

ABKS-SKGA: Attribute-based keyword search secure against keyword guessing attack

In order to guarantee security and privacy of sensitive data, attribute-based keyword search (ABKS) enables data owners to upload their encrypted data to cloud servers, and authorizes intended data users to retrieve it. Meanwhile, ABKS outsources heavy search work to cloud servers, which makes ABKS adaptive to mobile computing environment. However, as cloud servers can both generate keyword ciphertexts and run search algorithm, the existing most ABKS schemes are vulnerable to keyword guessing attack. In this paper, we show the fundamental cause that the existing ABKS schemes do not resist keyword guessing attack is any entity can generate keyword ciphertext. To solve the above problem, in the phase of keyword ciphertext generation, we use private key of data owner to sign keyword prior to generating keyword ciphertext. Therefore, any other entity does not forge keyword ciphertext, which can resist keyword guessing attack. We give the formal definition and security model of attributed-based keyword search secure against keyword guessing attack (ABKS-SKGA). Furthermore, we provide an ABKS-SKGA scheme. The ABKS-SKGA scheme is proved secure against chosen-plaintext attack (CPA). Performance analysis shows that the proposed scheme is practical.     

Constructing PEKS schemes secure against keyword guessing attacks is possible?

Byun et al. suggested keyword guessing attacks and showed that some PEKS (public-key encryption with keyword search) schemes are not secure to keyword guessing attacks, when the number of possible keywords is bounded by some polynomial. Abdalla et al. showed that robust PEKS schemes should satisfy consistency which ensures the PEKS schemes fulfil their functions. In the paper, we show a negative result about the open problem to construct secure PEKS schemes against keyword guessing attacks. Our result shows that consistency implies insecurity to keyword guessing attacks in PEKS. This means that constructing secure and consistent PEKS schemes against keyword guessing attacks is impossible, when the number of possible keywords is bounded by some polynomial.     

抗关键词猜测攻击的可搜索属性基加密方案

可搜索属性基加密能够让属性满足访问控制策略(或用来加密关键词的属性满足用户私钥指定的访问控制策略)的用户搜索加密文件。但是,现有的方案不能抵抗关键词猜测攻击。外部攻击者可以生成若干关键词密文上传到云服务器,侦测云服务器将这些密文返回给哪些用户,进而获取这些用户的搜索信息。因此,提出一种可以抵抗关键词猜测攻击的可搜索属性基加密方案。基于DBDH困难问题,该方案在选择安全模型中被证明是选择明文攻击安全的。