多机构授权下可追踪可隐藏的属性基加密方案

在单机构授权的属性基加密方案中,授权中心存在风险过于集中、计算载荷过重的问题。但已经存在的加密方案几乎都是在单机构授权下进行密钥追踪、访问策略隐藏的。因此,文章提出了一种在多机构授权下可隐藏策略、可追踪密钥的属性基加密方案。该方案通过把访问结构完全隐式地嵌入到密文中,从而使攻击者无法通过访问结构来获得用户隐私;多机构授权下实现对密钥的追踪,防止用户与单授权机构合谋密钥滥发。该方案在实现多机构授权下参数长度、计算开销没有明显的增加。最后基于DBDH安全模型,证明该方案在标准模型下是可以抵抗选择明文攻击的。     

支持策略隐藏的多授权机构属性基加密方案

现有隐藏策略的属性基加密方案大多针对单个属性授权机构,没有考虑到用户属性由多个授权机构管理的情况,存在密钥生成效率低、机构本身易被攻破、无法满足云存储环境安全需求的问题。为此,提出一种多授权机构属性基加密方案。通过对访问结构进行改进,实现访问策略的完全隐藏,进而保护用户隐私。用户私钥由数据属主和多个属性授权机构共同生成,可提高密钥生成效率,并抵抗非法用户及授权机构的合谋攻击。基于判定性双线性Diffie-Hellman假设,证明方案在标准模型下是选择明文安全的。实验结果表明,该方案可有效提高密钥生成及加解密效率。     

面向边缘计算的属性加密方案

传统云环境下的属性加密方案在判定用户访问权限时通常仅依据年龄和职业等用户常规属性,而忽视了访问时间和位置的约束问题。为较好满足边缘计算的实时性和移动性需求,提出一种支持时间与位置约束的多授权外包属性加密方案。通过将时间域与位置域信息同时引入属性加密过程,实现更细粒度的访问控制。采用多授权机构共同管理属性信息,解决单授权机构的性能瓶颈问题,满足用户跨域访问需求。针对边缘计算中移动终端资源受限问题,将大部分解密计算外包至边缘节点,减轻移动终端设备负担。分析结果表明,在边缘计算环境下,该方案以较低的计算和存储开销实现了具有时间和位置约束的访问控制,并且可有效保障用户数据安全。     

多授权机构下可撤销叛徒的属性基加密方案

针对单授权机构下属性基加密方案中的密钥滥用问题,以及加密机制本身存在的效率和安全问题,研究一种在多授权机构下可对非法用户（或叛徒）进行撤销的属性基加密方案。在单授权机构下属性基加密方案的基础上,利用双线性映射和线性秘密共享方案等来实现多个授权机构相互协作而不需要中央机构控制,并结合完全子树架构将用户映射到二叉树上来提高撤销叛徒的效率,将单授权方案转化成多授权机构下的可撤销叛徒的属性基加密方案MA-TRABE,还分析了该方案的抗串谋攻击安全性和多授权机构下的安全性。根据电子商务安全支付的需要,设计了MA-TRABE的实际应用。     

支持细粒度属性直接撤销的CP-ABE方案

为了解决用户属性变化带来的权限访问控制问题,支持属性撤销的基于属性加密方案被提出.然而,现有的属性撤销机制大多存在撤销代价大、撤销粒度粗等问题,且已有的方案均存在安全隐患,即属性授权中心可以伪装成任意用户解密密文.为弥补上述不足,提出一种支持细粒度属性直接撤销的密文策略的基于属性加密方案（CP-ABE）,并给出该方案的形式化定义与安全模型.所提方案中,用于生成用户密钥的秘密参数由系统中心和属性授权机构分别产生,可避免属性授权中心解密密文的安全隐患.同时,通过引入多属性授权中心进一步降低了安全风险.在属性撤销方面,通过设计高效的重加密算法并引入属性撤销列表,实现细粒度的属性直接撤销.安全证明和性能分析表明：所提方案在适应性选择密文攻击下具有不可区分性并能抵抗不可信授权中心的破译攻击,较同类方案具有更高的计算效率以及更细的属性撤销粒度.     

云计算多授权中心CP-ABE代理重加密方案

代理重加密技术可使代理在不知道明文的条件下实现密文访问策略转换,这使代理重加密成为用户之间进行数据分享的重要技术。然而,代理重加密方案大多数是在单授权中心下构建的,存在授权机构权限大、易出现性能瓶颈和用户的计算开销大等问题。同时,大多数方案不满足代理重加密应具备的5个基本特性：单向性、可控性、非交互性、可重复性与可验证性。为解决以上问题,提出支持重复可控特性的云计算多授权中心CP-ABE（ciphertext-policy attribute-based encryption）代理重加密方案。在密文策略属性加密方案的基础上,引入代理加密和代理解密服务器从而减小用户客户端的计算开销,设置多个属性授权中心来分散中央机构权限。对代理重加密技术进行改进：在重加密密钥中设置随机因子和密文子项来实现单向性和可控性;设置的重加密密钥由客户端独立生成,不需要其他服务器参与,可实现非交互性,即可在数据拥有者为不在线状态时也可以进行数据分享;在初始密文中设置密文子项,对其多次加密即可实现重复性;在初始密文中设置验证子项,用户可验证外包以及重加密结果正确与否。通过与其他方案对比发现,所提方案的用户客户端计算开销较小,用户只需进行常数次的指数运算即可对原始密文解密,且安全性分析表明,所提方案基于q-parallel BDHE假设,在标准模型下可抵抗选择密文攻击。     

一种支持属性撤销的密文策略属性基加密方案

针对传统属性基加密方案中单授权中心计算开销大以及安全性较差等问题,通过引入多个授权中心以及安全两方计算协议等技术,提出一种支持细粒度属性级撤销和用户级撤销的密文策略属性基加密方案。引入多个属性授权中心以颁发并更新属性版本秘钥,同时秘钥生成中心与云存储服务器之间进行安全两方计算等操作,生成并更新用户密钥,从而进行细粒度属性级撤销。在云存储服务器中,对用户列表中的用户唯一秘值及唯一身份值进行操作以实现用户级撤销,同时通过多个授权中心抵抗合谋攻击,并将部分计算工作外包给云端。分析结果表明,与基于AND、访问树和LSSS策略的方案相比,该方案有效增强了系统的安全功能,同时显著降低了系统的计算复杂度。     

基于雾节点的分布式属性基加密方案

为解决云存储中对用户访问数据权限划分笼统、细粒度化控制访问权限受限以及单授权机构中存在的单点失效问题,提出基于雾节点的分布式密文策略属性基加密方案。将数据的部分解密运算外包给雾节点,减少终端用户的计算开销,并由不同的属性授权机构为用户生成属性密钥,以适用于细粒度的访问控制要求,使用全局身份将属于特定用户的各种属性进行“捆绑”,防止各属性机构间的共谋攻击,同时引入权重属性简化访问结构,节省系统的存储空间。实验结果表明,基于判定性q-parallel BDHE问题证明了该方案的安全性,与基于区块链的多授权机构访问控制方案和mHealth中可追踪多授权机构基于属性的访问控制方案相比,该方案终端用户在解密阶段具有更小的计算开销。     

基于多属性机构的密文策略加密机制

密文策略属性基加密机制大多采用单授权机构,单授权中心管理和分发所有用户的属性密钥,易造成系统瓶颈,且系统要求单授权中心完全可信,因此难以满足分布式应用的安全需求。为此,提出一种多属性机构的密文策略属性基加密方案,其中授权机构只能为其权限内的属性分发相应密钥,相互间不能通信。采用一个中央机构为用户生成随机公钥,通过植入随机化参数抵抗合谋攻击。理论分析结果表明,该方案保留了CP-ABE机制中访问控制的易表达性,且降低了单授权中心的负担和安全风险。     

可密钥验证的多授权属性基加密方案

在多授权属性基加密方案中,每个授权机构都会给用户发一个私钥,当用户拿到所有的私钥但不能成功解密时,就不知道是哪个授权机构对应得私钥出错,所以只能要求所有的授权机构重发一次,这样既浪费时间又浪费资源。为了解决上述问题,提出了一种可密钥验证的多授权基于属性的加密方案,实现了在矩阵访问结构下对私钥的正确性进行验证,解决了当合法用户不能成功解密时需要大量的授权机构重发私钥的问题。同时实现了抗共谋攻击,提高了系统的安全性。最后证明了该方案在selective-set模型下达到选择明文攻击安全。     

基于代理的即时属性撤销KP-ABE方案

属性撤销是属性基加密方案在实际应用中亟须解决的问题,已有支持间接撤销模式的可撤销属性基加密方案存在撤销延时或需要更新密钥及密文等问题。为此,提出一种间接模式下基于代理的支持属性即时撤销的密钥策略属性基加密方案,该方案不需要用户更新密钥及重加密密文,通过在解密过程中引入代理实现撤销管理,减轻了授权机构的工作量,其要求代理为半可信,不支持为撤销用户提供访问权限及解密密文。分析结果表明,该方案支持细粒度访问控制策略,并且可以实现系统属性的撤销、用户的撤销及用户的部分属性撤销。     

基于国密算法SM2和CP-ABE的医疗访问控制系统的设计与实现

针对现有的医疗数据共享方案存在运算开销大和权限控制问题,提出了一种基于可撤销的多属性机构授权方案和国密算法SM2的医疗数据访问控制系统。与传统的CP-ABE撤销算法相比,本文改进的CP-ABE算法不需要重新加密所有的加密文件以及不需要更新全部合法用户的密钥,只需更新与已撤销属性关联的密文。试验表明本文设计的系统在加解密性能上比传统的方案快出10%左右。此外,本文将多属性授权机构、灵活的可撤销机制、国密算法SM2和全球可信的证书颁发机构(CA)集成到CP-ABE中,能很好地保证系统的前向、后向、多属性授权机构之间通信的安全性并且能有效地抵抗伪造攻击和合谋攻击。     

云存储环境下属性基加密综述*

属性基加密作为一种新型的密码方案,将用户私钥和密文与属性相关联,为解决云存储环境下数据安全共享、细粒度访问控制和安全存储等问题提供了一种解决思路。在对密钥策略属性基加密、密文策略属性基加密和混合策略属性基加密深入研究后,根据不同的功能扩展,针对隐藏访问结构、多授权机构、复杂计算安全外包、可搜索加密机制、属性撤销、叛徒追踪等重点难点问题进行了深入探讨研究。最后总结了现有研究工作的不足,并指出了未来的研究方向。     

多属性授权机构下属性可撤销的CP-ABE方案

属性基加密（ABE）不仅可以保障数据的安全性,而且能实现数据细粒度的访问控制。现实中,由于用户属性可能被频繁更改,在ABE方案中实现属性撤销是至关重要的。针对现有的方案就如何在计算效率资源受限的设备中实现用户有效的解密以及密钥托管问题,本文提出一个在云环境中多属性授权机构下的可撤销的ABE方案。在本文方案中,用户端使用外包解密技术来减少本地的计算负荷,将组合密钥和密文的更新委托云服务器,实现属性的撤销功能。安全性分析表明,本文方案在选择明文攻击下具有不可区分安全性,性能分析结果表明,本文方案更高效。     

基于同态加密的密文策略属性加密方案

属性加密方案极其适用于云存储环境下的数据访问控制,但用户私钥的安全问题仍然是一个极具挑战的问题,影响了属性加密的实际运用。针对该问题,提出一种基于同态加密的密文策略属性加密方案,属性授权中心和云服务中心拥有包含各自系统私钥信息的秘密坐标,两者利用各自秘密坐标进行保密计算两点一线斜率的方式来交互生成用户私钥。分析结果表明,所提方案在消除单密钥生成机构的同时极大地降低了生成用户密钥所需的通信交互次数,从而降低了交互过程中秘密信息泄露的风险。     

基于格的多授权密文属性加密方案

在综合分析现有基于密文策略属性加密方案的基础上,针对现有密文策略属性加密方案中单授权中心负担过重,以及基于传统BDH(bilinear Diffie-Hellman)困难假设的属性加密方案不能抵抗量子攻击的问题,结合格理论构造一个新的多授权中心密文属性基加密方案。该方案可实现多授权中心对用户属性的分散管理,方案使用格上的抽样算法为用户生成密钥,采用线性秘密共享方案来实现属性访问控制策略,支持“与、或与门限”运算。矩阵形式可以支持格上的并行算法,算法的效率更高,安全性证明规约至判定性带误差学习问题的难解性,安全性更满足云环境的要求。     

基于动态属性的加密方案

现有大部分属性加密方案中的用户属性都是静态的,不利于实际应用。针对该问题,基于条件加密的思想,利用双线性映射的技术,设计一个基于动态属性的加密方案。在用户满足某属性后,由认证方给用户提供数字签名,并让用户自行计算其属性密钥和密文。对该方案的安全性进行讨论,证明在选择集合模型下给定2个等长明文的加密,方案攻击者无法在计算上分清其密文。     

车载自组网中可追踪可撤销的多授权中心属性基加密方案

保障消息传输的机密性是对车载自组网（VANET）中通信的基本安全需求。在使用对称群组密钥加密消息的模式下,系统管理者难以追踪内部攻击者,因此,提出了基于属性的车载自组网加密方案。该方案能实现对恶意车辆的追踪和撤销,并能细粒度地划分车辆的访问权限;与此同时,该方案允许多个授权中心彼此独立地分发属性及其对应密钥,防止被妥协的授权中心伪造其他授权中心负责管理的属性密钥,从而保障了多机构间通信协作的高度安全性。该方案在q-DPBDHE2假设下被证明具有不可区分性;而且与同类方案进行加解密开销对比的实验结果表明,当涉及的属性个数为10时,该方案的解密开销为459.541 ms,说明该方案适用于车载自组网中的通信加密。     

基于密文策略属性基加密的多授权中心访问控制方案

针对单授权中心方案通信和计算开销较大的问题,该文提出一种基于密文策略属性基加密（Ciphertext-Policy Attribute-based Encryption,CP-ABE）的多授权中心访问控制方案。该方案引入属性管理器对用户属性进行分组,多个授权中心共同生成密钥,同时将部分解密交给云服务器进行。该方案减少了授权中心间的通信消耗和用户解密的资源消耗,同时通过安全性证明及与现有方案进行对比证明该方案安全高效。     

基于公私属性的多授权中心加密方案

基于属性的加密方法可以简化云计算环境中的密钥管理和访问控制问题,是适用于云环境的加密方案。文中提出了一种基于公私属性的多授权中心加密方案。该方案将属性分为公有属性和私有属性,将用户的角色权限信息等作为用户的公有属性,将用户登录密码、设备上的标识码等作为用户的私有属性。利用公有属性实现访问控制,在云服务器上安全地共享数据;利用私有属性实现信息流的安全控制,确保只有特定用户在特定设备上使用数据。提出的方案可以实现密钥追踪和属性撤销,基于私有属性的加密还可以实现抗合谋攻击。