区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案

可搜索加密技术在不解密的情况下搜索加密数据.针对现有的可搜索加密技术没有考虑数据用户细粒度搜索权限的问题,以及现有的可搜索加密方案中因云存储的集中化对数据安全和隐私保护带来的问题,提出了区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案.该方案利用可搜索加密技术实现加密数据在区块链上的安全搜索,利用基于属性的加密技术实现数据的细...     

Privacy-preserving conjunctive keyword search on encrypted data with enhanced fine-grained access control

Cloud storage over the internet gives opportunities for easy data sharing. To preserve the privacy of sharing data, the outsourced data is usually encrypted. The searchable encryption technique provides a solution to find the target data in the encrypted form. And the public-key encryption with keyword search is regarded as a major approach for the searchable encryption technique. However, there are still several privacy leakage challenges for the further adoption of these major schemes. One is how to resist the keyword guessing attack which still leaks data user’s keywords privacy. Another is how to construct the access control policy to prevent illegal access of outsourced data sharing since illegal access always leak the privacy of user’s attribute. In our paper, we firstly try to design a novel secure keyword index to resist the keyword guessing attack from access pattern and search pattern. Second, we propose an attribute-based encryption scheme which supports an enhanced fine-grained access control search. This allows the authenticated users to access different data although their searching request contains the same queried keywords, and meanwhile unauthenticated users cannot get any attribute privacy information. Third, we give security proofs to show that the construction of keyword index is against keyword guessing attack from the access pattern and search pattern, and our scheme is proved to be IND-CPA secure (the indistinguishability under chosen plaintext attack) under the standard model. Finally, theoretical analyses and a series of experiments are conducted to demonstrate the efficiency of our scheme.

     

群组内基于区块链的匿名可搜索加密方案

公钥可搜索加密技术不仅可以保护云存储中用户的数据隐私,还可以提供数据在不解密的条件下进行密态数据搜索的功能。针对群组内用户进行密文安全搜索的需求,本文以群组为单位使用基于身份的广播加密进行数据的加密与密钥封装,以基于身份的可搜索加密构造关键词密文及关键词陷门,提出了一种群组内的公钥可搜索加密方案,保证了只有群组内的授权用户才可以进行安全搜索并解密数据。此外,为保护用户的身份隐私,通过构造匿名身份,避免了因云服务器好奇行为而造成的用户身份泄露问题。同时,在按需付费的云环境中,为了防止云服务器向用户返回部分或不正确的搜索结果,文章结合区块链技术,使用区块链作为可信第三方,利用智能合约的可信性,在用户验证搜索结果正确后向云服务器支付搜索费用,解决了用户与云服务器之间的公平支付问题。并加入了违规名单机制,防止恶意用户对系统可用性造成影响。在安全性方面,通过基于判定性双线性Diffie-Hellman问题与判定性Diffie-Hellman问题进行安全性分析,证明了在随机谕言机模型与标准模型下方案满足关键词密文与关键词陷门的不可区分性。最后,通过功能对比表明本方案有较强的实用性,利用Charm-crypto密码库对方案进行效率对比,其结果表明本方案与其他相关方案相比具有较低的计算以及通信开销。     

云环境下基于属性的多关键字可搜索加密方案

可搜索加密技术可在不解密数据密文的同时实现密文关键字的检索,很好地保护了数据存储方的隐私.针对目前大多数可搜索加密方案无法支持用户自定义搜索策略的问题,提出了一种安全、高效、可支持任意表达的基于属性可搜索加密方案.该方案首先基于LSSS搜索结构,支持任意合取、析取或单调布尔表达式的多关键字搜索策略,用户使用私钥为LSS...     

医疗大数据隐私保护多关键词范围搜索方案

随着医疗信息系统的急速发展,基于医疗云的信息系统将大量电子健康记录（EHRs）存储在医疗云系统中,利用医疗云强大的存储能力和计算能力对EHRs数据进行安全与统一的管理.尽管传统加密机制可以保证医疗数据在半诚实云服务器中的机密性,但对加密后的EHRs数据执行安全、快速、有效的范围搜索,仍是一个有待解决的关键问题.提出一种支持多关键词范围搜索的可搜索加密方案：利用向量积保持加密机制实现复杂查询结构的可搜索加密,可支持连接关键词查询、范围查询以及通配符的查询;通过随机化构建搜索索引和搜索陷门,实现搜索模式隐藏,达到搜索语句的隐私保护;采用矩阵哈达马积缩小所需密钥矩阵的维度.理论分析和实验结果表明：该方案在达到医疗数据隐私保证的同时,对用户的检索策略也进行了有效的隐私性保护,有效提高了检索效率,降低了创建索引及陷门所用时间,实现了多用户多文件下医疗数据的范围搜索能力.     

车载自组网中基于属性的可搜索加密和属性更新

目前,车载自组网(VANET)在汽车行业和研究领域都得到了极大的关注,尤其是在用户的隐私保护方面.雾计算是云计算的延伸,它能够有效的减小网络延迟,其反应性更强.相较云计算,使用雾计算减少了发送到云端和从云端发送的数据量,安全风险也得到了进一步的降低.由于基于密文策略的加密(CP-ABE)适用于存储在云上的数据的细粒度的...     

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。     

一种可抵抗关键词猜测攻击的动态非对称可搜索加密方案

密文搜索可以用于保护用户存储在云端的文件,防止隐私的泄露,允许用户在不泄露明文信息的情况下进行搜索,根据使用密钥体制的不同,可分为对称可搜索加密和非对称可搜索加密.但是现有大多数的PEKS方案的索引构造都是基于文件-关键词对,每次搜索都需要遍历所有文件,这会使方案的搜索效率较为低下,并且现有的PEKS方案大都只支持静态...     

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。     

Trusted data sharing with flexible access control based on blockchain

Along with the progress of cloud service, a growing quantity of data owners store their data on cloud databases, which can not only reduce data owners’ storage cost but also provide a quick search function. However, while cloud storage brings some conveniences to users, new privacy problems may emerge, such as the leakage of data privacy and user’s query privacy. The best way of protecting data privacy is to encrypt the data. So how to efficiently retrieve the ciphertext to make it available becomes a hot issue in recent years. In this paper, new searchable encryption with multiple keywords is described, it can improve the accuracy of retrieval results, and we present a secure and trusted data sharing framework based on attribute-based encryption (ABE), searchable encryption, and blockchain. Unlike the previous studies, we realize flexible data sharing by using ABE. Furthermore, we transfer the related calculation of ciphertext retrieval to blockchain for credible execution without relying on any trusted third party. The security analysis proves that our method meets the proposed security requirements of data, keyword index, trapdoor, and query. Finally, the experimental results indicate that our scheme suggested has certain practicability and efficiency.     

区块链电子病历中基于密钥聚合的密文检索方案

为实现对多个电子病历文件的密文检索,提出一种基于密钥聚合的密文检索方案。当数据用户对多个文件进行搜索时,利用密钥聚合技术生成一个聚合陷门即可实现对多个文件的批量搜索。当数据用户检索得到医疗云服务返回的文件时,通过区块链中的智能合约技术完成检索数据的完整性和正确性验证。分析结果表明,该方案满足聚合密钥、陷门和关键字隐私安全需求,在数据加密阶段和关键字搜索阶段相比现有方案具有更高的检索效率。     

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。     

支持区间查询的基于位置服务外包数据隐私保护方案

随着云计算技术的迅猛发展,越来越多的LBS服务被外包到云上运行以减少本地的计算和存储成本.然而,外包环境下的云服务器通常被认为是一个半可信的实体,LBS提供商的数据安全和用户的个人隐私将会面临新的安全挑战.针对现有基于位置服务数据外包方案中不支持区间查询和隐私保护不足等问题,文章提出一种支持区间查询的LBS外包数据隐私...     

无安全信道的注册用户公钥可搜索加密方案

现有的无安全信道公钥可搜索加密（SCF-PEKS）方案架构中,在服务器关键词公钥加密时依赖于用户公钥,此缺陷会将服务器的数据搜索服务仅限于某一用户。因为没有该公钥对应私钥的用户无法对数据进行搜索,这使得可搜索加密的使用受到极大限制。基于合数阶双线性群,提出一个可以允许用户注册使用的高效的SCF-PEKS方案。该方案允许多个用户在无安全信道情况下对数据进行搜索,需要数据搜索服务的用户通过注册方式来完成服务,服务器的关键词公钥加密不再依赖于用户的公钥。在标准模型下基于判定性子群的假设验证了方案可以抵抗选择关键词攻击(IND-SCF-CKA),与现有的SCF-PEKS方案相比,具有更高的计算效率。     

基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案

云存储服务的出现可将文件上传至云服务器,节约了本地的信息存储空间以及管理开销。文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求,但若将加密后的文件上传至云服务器,将失去搜索原文件的能力。因此,可搜索加密技术的出现解决了用户如何在文件不解密的情况下搜索加密数据。目前现有的单关键字可搜索加密方案会产生许多与检索内容不符合的信息,没有考虑数据用户细粒度搜索权限和搜索效率,以及因云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护等问题。针对以上问题,该文提出了基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案。该方案使用多关键字可搜索加密技术实现了加密数据的有效搜索;利用基于属性的加密技术实现加密数据的细粒度访问控制;结合区块链的智能合约技术,经过多笔交易获得搜索结果。并且利用区块链的不可篡改性,满足了方案中相关性质的公平性,保证了在方案中三方的公平性和安全性并进行了相关分析。在随机预言机模型下,基于困难问题假设证明了方案的关键字安全及陷门安全,即所提方案满足在选择关键字攻击下的关键字密文不可区分性安全和陷门不可区分性安全。最后通过数值分析表明该方案在关键字密文生成阶段和关键字搜索阶段具有较高的效率。并展望了在未...     

基于云存储的多用户可搜索加密方案

云存储服务允许用户外包数据并以此来降低资源开销。针对云服务器不被完全信任的现状,文章研究如何在云环境下对数据进行安全存储和加密搜索。多用户的可搜索加密方案为用户提供了一种保密机制,使用户可以在不受信任的云存储环境下安全地共享信息。在现有的可搜索加密方案的基础上,文章提出了一种安全有效的带关键字搜索的加密方案,以及更加灵活的密钥管理机制,降低了云端数据处理的开销。     

支持连接关键词搜索的属性加密方案研究

基于属性的加密机制能够实现细粒度的访问控制,支持多用户数据共享。针对大部分基于属性的可搜索加密方案存在效率低下、密钥易泄露以及仅支持单关键词搜索的问题,提出了一个支持连接关键词搜索的属性加密方案。该方案采用线性秘密共享矩阵实现访问控制,将秘密共享和恢复操作在一个与参与方属性关联的矩阵中进行,通过矩阵运算减少了计算量。在陷门生成阶段,避免直接将用户密钥提交给云服务器,保证了用户密钥的安全性。基于多项式方程实现了连接关键词搜索,缩小了搜索范围,提升了用户的搜索体验,严格的安全性分析证明方案能够达到抵抗关键字攻击安全。     

Private Keyword-Search for Database Systems Against Insider Attacks

The notion of searchable encrypted keywords introduced an elegant approach to retrieve encrypted data without the need of decryption. Since the introduction of this notion, there are two main searchable encrypted keywords techniques, symmetric searchable encryption (SSE) and public key encryption with keyword search (PEKS). Due to the complicated key management problem in SSE, a number of concrete PEKS constructions have been proposed to overcome it. However, the security of these PEKS schemes was only weakly defined in presence of outsider attacks; therefore they suffer from keyword guessing attacks from the database server as an insider. How to resist insider attacks remains a challenging problem. We propose the first searchable encrypted keywords against insider attacks (SEK-IA) framework to address this problem. The security model of SEK-IA under public key environment is rebuilt. We give a concrete SEK-IA construction featured with a constant-size trapdoor and the proposed scheme is formally proved to be secure against insider attacks. The performance evaluations show that the communication cost between the receiver and the server in our SEK-IA scheme remains constant, independent of the sender identity set size, and the receiver needs the minimized computational cost to generate a trapdoor to search the data from multiple senders.     

Hidden policy ciphertext-policy attribute-based encryption with keyword search against keyword guessing attack

Attribute-based encryption with keyword search (ABKS) enables data owners to grant their search capabilities to other users by enforcing an access control policy over the outsourced encrypted data. However, existing ABKS schemes cannot guarantee the privacy of the access structures, which may contain some sensitive private information. Furthermore, resulting from the exposure of the access structures, ABKS schemes are susceptible to an off-line keyword guessing attack if the keyword space has a polynomial size. To solve these problems, we propose a novel primitive named hidden policy ciphertext-policy attribute-based encryption with keyword search (HP-CPABKS). With our primitive, the data user is unable to search on encrypted data and learn any information about the access structure if his/her attribute credentials cannot satisfy the access control policy specified by the data owner. We present a rigorous selective security analysis of the proposed HP-CPABKS scheme, which simultaneously keeps the indistinguishability of the keywords and the access structures. Finally, the performance evaluation verifies that our proposed scheme is efficient and practical.     

基于BTM主题模型的对称可搜索加密方案

为了实现基于语义的密文检索,提高密文检索的准确率和效率,本文提出了一种基于biterm主题模型(biterm topic model, BTM)的多关键词可排序对称可搜索加密方案(BTM-MRSE).通过主题模型对关键词和文档之间的潜在语义进行建模,用户利用查询关键词的概率分布作为检索陷门,根据查询关键词与文档之间的语义相关性得分来获得最相关的文档.本方案将密文检索中的特定关键词替换为基于语义的主题,实现了关键词和文档标识符的分离,从而增强了文档关键词与查询关键词的隐私保护.为了减小索引规模,我们提出两层索引结构,利用平衡二叉树构造关键词-主题安全索引,结合倒排索引构造主题-文档安全索引.一方面,主题模型减小了索引节点中向量的维数,从而提高了检索效率,同时基于平衡二叉树的二级索引机制也进一步改善了密文检索效率.安全性分析证明了所提方案是安全有效的,同时利用真实数据集进行实验对比,表明本方案的密文检索准确率和效率都有极大提升.