基于属性基加密的区块链数据共享模型

为确保当前区块链数据共享机制中的隐私保护及数据安全,受属性基加密技术能够有效实现云上数据安全共享与访问控制的启发,提出了基于属性基加密的区块链数据共享模型.该模型基于Waters所提出的密文策略属性基加密(CP-ABE)方案,首先,在私钥生成阶段,数据使用方委托多个节点参与联合计算并存储部分私钥,其他数据使用者则不可获取完整密钥,从而提升了私钥的生成效率;其次,为防止密钥滥用及算法中参数的管理,定义了一种密钥传递事务数据结构,实现了CP-ABE算法的可追责性;最后,通过构建具有链上链下协同计算与存储功能的共享链,实现了属性基加密与区块链系统的有效融合.安全性分析和实验仿真结果表明,所提模型在密钥生成计算效率和实际业务场景方面有一定的优化,满足工程应用的需要.     

边缘计算中基于区块链的轻量级密文访问控制方案

密文策略属性基加密(ciphertext-policy attribute-based encryption, CP-ABE)技术可以在保证数据隐私性的同时提供细粒度访问控制.针对现有的基于CP-ABE的访问控制方案不能有效解决边缘计算环境中的关键数据安全问题,提出一种边缘计算环境中基于区块链的轻量级密文访问控制方案(blockchain-based lightweight access control scheme over ciphertext in edge computing, BLAC).在BLAC中,设计了一种基于椭圆曲线密码的轻量级CP-ABE算法,使用快速的椭圆曲线标量乘法实现算法加解密功能,并将大部分加解密操作安全地转移,使得计算能力受限的用户设备在边缘服务器的协助下能够高效地完成密文数据的细粒度访问控制;同时,设计了一种基于区块链的分布式密钥管理方法,通过区块链使得多个边缘服务器能够协同地为用户分发私钥.安全性分析和性能评估表明BLAC能够保障数据机密性,抵抗共谋攻击,支持前向安全性,具有较高的用户端计算效率,以及较低的服务器端解密开销和存储开销.     

基于跨链的医疗数据安全共享方案

医疗机构之间的医疗数据共享对于实现跨医院诊断并促进医学研究发展有着举足轻重的作用.为了解决医疗机构之间医疗数据共享困难的问题,我们提出了一种基于跨链的医疗数据安全共享方案.采用中继链、跨链网关和数据链结合的跨链架构,结合AES和CP-ABE加密算法进行细粒度的医疗数据访问控制.同时利用可搜索加密技术实现医疗数据的安全搜索.为缓解区块链的计算存储开销,将IPFS和区块链相结合,链下存储密文,链上存储密文地址和密钥.通过安全性分析和实验证明,该方案在医疗数据安全共享方面具有可行性.     

一种大属性域版本控制的云安全用户属性动态撤销策略

密文策略属性基加密(ciphertext-policy attribute-based encryption, CP-ABE)作为一种一对多的数据加密技术,因能实现密文数据安全和细粒度的权限访问控制而引起学术界的广泛关注。尽管目前在该领域已取得了一些研究成果,然而,大多数CP-ABE方案均基于小属性域,系统属性同时被多个用户共享而难以实现动态的属性撤销,现有的属性撤销机制在功能复杂性、计算高效性、以及抗合谋攻击安全性方面存在的问题都成为它在实际应用中的障碍。针对上述问题,提出一种大属性域版本控制的云安全用户属性动态撤销策略。该方案在密文策略属性加密中构造属性及用户版本密钥,通过更新属性版本密钥实现用户属性撤销,更新用户版本密钥实现用户撤销。由此避免了基于重加密实现撤销带来的计算和通信开销。该方案基于q-DBPBDHE假设,在随机预言模型下证明是静态性安全的。最后,对方案进行了性能分析与实验验证,实验结果表明:在保证密文前后向安全性的前提下,该方案可以实现动态的用户属性撤销和用户撤销且可以抵制多重合谋攻击,较同类方案本文方案具有较优的功能特性和计算效率。此外,所提方案基于大属性域,在实际...     

加密电子病历数据共享方案

为了实现电子病历数据的细粒度访问控制以及安全存储与共享,提出了一种基于属性的云链协同存储的电子病历共享方案。该方案用对称加密算法加密电子病历,用基于密文策略的属性基加密算法加密对称密钥,用可搜索加密算法加密关键字。电子病历密文存储在医疗云上,安全索引存储在联盟链上。该方案使用可搜索加密技术实现关键字的安全搜索,使用代理重加密技术实现用户属性的撤销。经安全性证明,该方案能够实现密文的安全性和关键字的安全性。数值模拟实验结果表明,该方案是有效的。     

基于CP-ABE算法的区块链数据访问控制方案

与公有链不同,联盟区块链超级账本Fabric额外集成了成员管理服务机制,能够提供基于通道层面的数据隔离保护。但这种数据隔离保护机制在通道内同步的仍是明文数据,因此存在一定程度的数据泄露风险。另外,基于通道的数据访问控制在一些细粒度隐私保护场景下也不适用。为了解决上述提及的联盟链超级账本中存在的数据隐私安全问题,提出了一种基于CP-ABE算法的区块链数据访问控制方案。结合超级账本中原有的Fabric-CA模块,提出的方案在实现用户级细粒度安全访问控制区块链数据的同时,还能够实现对CP-ABE方案中用户属性密钥的安全分发。对该方案进行的安全分析表明,该方案实现了ABE用户属性私钥安全分发和数据隐私性保护的安全性目标,性能分析部分也说明了所提方案具有良好的可用性。     

基于区块链的医疗数据分级访问控制与共享系统

针对当前医疗数据共享时访问控制粒度过粗、共享灵活性低、集中式医疗数据共享平台存在数据泄露的安全隐患等问题,提出一种基于区块链的医疗数据分级访问控制与共享系统。首先,对医疗数据按照敏感度分级,并提出了密文策略属性基分级加密（CP-ABHE）算法,实现对不同敏感度医疗数据的访问控制。该算法使用合并访问控制树和结合对称加密方法提升密文策略属性基加密（CP-ABE）算法的性能,并使用多授权中心解决密钥托管问题。然后,采用基于许可区块链的医疗数据共享模式解决集中式共享平台存在的中心化信任问题。安全性分析结果表明,所提系统在数据共享过程中保证了数据的安全性,可以抵御用户合谋攻击和权威合谋攻击。实验结果表明,CPABHE算法拥有比CP-ABE算法更低的计算开销,所提系统的最大平均时延为7.8 s,最高吞吐量为每秒处理236个事务,符合预期性能要求。     

基于群签名与属性加密的区块链可监管隐私保护方案

区块链技术的去中心化、数据难篡改等特性使其在溯源问题上体现出明显优势,基于区块链的溯源系统可以解决传统系统中信息孤岛、共享程度低以及数据可篡改等问题,从而保证数据的可追溯性。然而,区块链溯源系统中的数据可追溯性与用户隐私保护之间难以取得平衡。提出一种结合群签名、隐私地址协议、零知识证明以及属性加密的分布式可监管隐私保护方案。对群签名的群管理员机制进行改进,设置多群管理员生成用户私钥片段,用户根据返回的私钥片段计算自身私钥,并根据需要有选择性地对溯源数据进行属性加密,同时为链上数据设置特定的访问结构,以实现数据与用户的“一对多”通信。群管理员利用群公钥对交易双方的身份进行追踪与追责。符合数据特定访问结构的用户通过自身的属性私钥对密文进行解密从而获取数据信息。实验结果表明,该方案能在保证数据可追溯并实现交易双方监管的同时,提高链上数据的隐私保护水平,与现有隐私保护方案相比安全性更高。     

基于区块链的可溯源政务大数据共享方法研究

政务服务跨域协作是政府数字化转型和跨域治理相结合所催生的新型治理模式,是政务服务治理的价值目标。由于政府各部门的具体业务和功能不同,各部门都有一套独立的数据管理系统,且各信息化系统存储多样、数据格式复杂、业务流程各异。如何安全可靠地实现各个部门之间的数据共享已成为一项研究难点。传统政务数据共享通常采用集中式共享模式,该模式容易引发数据隐私泄露、部门权限混乱、单点故障等一系列问题。为解决上述问题,该文提出了一种属性基加密与区块链结合的政务数据共享方案。首先,由数据拥有者制定访问控制策略,对数据请求者的属性进行限制;然后,利用子集覆盖技术,实现数据安全共享中的细粒度访问控制及密钥更新,结合线性秘密共享,以实现访问策略的完全隐藏,采用星际文件系统分布式网络存储对称加密后的密文,以缓解区块链系统的存储压力;最后,利用 Keccak 算法对检索数据密文的哈希值进行重加密,实现数据的完整性验证。通过安全性分析和相关实验可知,该文所提方案在安全性和效率方面均能满足政务数据安全共享的需求,可实现政务数据的高效、安全和可溯源共享。     

基于区块链的云上数据访问控制模型研究

区块链和基于密文策略的属性加密(Ciphertext Policy Attribute Based Encryption, CP-ABE)相结合的方案已经被广泛应用于云上共享数据的访问控制,但是这些方案中数据用户的隐私保护问题并未得到妥善解决。一些研究引入分布式多属性授权中心的基于属性的签名方案(Distributed Multi-Authority Attribute Based Signature, DMA-ABS)来保护数据用户的隐私,但当数据用户多次访问数据时需要进行重复的权限验证,这会带来多余的时间消耗问题。并且,在数据用户的属性和访问控制策略保持相对稳定的情况下,数据用户无限制地重复访问共享数据,会导致系统过载,影响正常的请求处理。这可能会引起云端数据的泄露,给云端数据的安全带来隐患。为了解决这些问题,文中提出了一个基于区块链的云上个人隐私数据访问控制方案。该方案首先将智能合约和多属性授权中心的CP-ABE方案结合,实现了云上个人隐私数据的细粒度访问控制,并引入DMA-ABS方案完成了对数据用户的匿名性身份验证,保护了数据用户的身份隐私;其次,基于比特币UTXO(Unspe...     

基于区块链和亲友节点的电子健康记录安全共享方案

区块链技术在电子健康记录安全共享上具有巨大潜力,然而,目前的解决方案存在着如存储空间大和共识效率低等问题。为此,提出了一种基于区块链和亲友节点的新方案。首先,采用分布式文件系统将用户完整的电子健康记录存储在线下服务器,并构建用户的亲友节点集,每个用户的数据由其亲友节点冗余存储,链上仅存储区块头信息,降低了存储空间;其次,设计了基于多签名技术的数据访问机制,采用Shamir秘密共享机制将用户的私钥分发给其亲友节点,亲友节点中的过半数可以利用自己的私钥重建出用户私钥,解决紧急情况下的数据访问问题;最后提出了基于信用的拜占庭容错共识机制,将信用值排名前10%的节点作为领导者节点集,采用随机算法在领导者节点集中生成主节点,提高了共识安全性。实验结果表明,所提方案所需的链上存储空间是现有方案的1/7,数据访问效率提高了15倍,同时在保证较好时延和吞吐量的情况下,具有更高的共识安全性。所提方案可实现电子健康记录的安全高效共享,为区块链在医疗领域应用提供案例。     

基于区块链的医疗信息属性加密访问控制方案

医疗信息的访问互通有助于医生掌握转诊患者的病情,及时准确地为患者提供医疗服务。然而医疗数据涉及到患者的隐私,存在数据泄露的风险,一旦泄露不仅会损害医疗机构的声誉,还会影响患者的个人生活,并且医疗信息大多由医疗机构管理,患者对自己医疗数据的使用情况并不知情。访问控制是医疗信息共享中重要的安全机制,其中,基于属性的加密机制可以实现细粒度的访问控制,但是仍存在属性授权集中、解密开销大和追溯难的问题。区块链技术在实现分布式医疗机构节点间信任建立和数据共享方面有很多优势。因此,针对上述问题,本文从医疗数据共享场景下患者敏感信息保护的需求出发,结合区块链技术对医疗信息的访问控制机制进行研究,提出了一个基于区块链的医疗信息属性加密访问控制方案,建立了多授权机构的访问控制模型,避免了单一授权带来的信任问题;设计了代理解密算法,降低了终端的解密开销,提高了解密效率;支持访问者的属性撤销,实现了患者对医疗数据的灵活控制;同时,利用区块链自身优势实现了对属性授权机构的追溯问责。安全性分析与性能分析表明,所提方案在随机预言机模型下是静态安全的,且具有更低的计算开销和存储开销。     

高效且可验证的多授权机构属性基加密方案

移动云计算对于移动应用程序来说是一种革命性的计算模式,其原理是把数据存储及计算能力从移动终端设备转移到资源丰富及计算能力强的云服务器.但是这种转移也引起了一些安全问题,例如,数据的安全存储、细粒度访问控制及用户的匿名性.虽然已有的多授权机构属性基加密云存储数据的访问控制方案,可以实现云存储数据的保密性及细粒度访问控制;但其在加密和解密阶段要花费很大的计算开销,不适合直接应用于电力资源有限的移动设备;另外,虽然可以通过外包解密的方式,减少解密计算的开销,但其通常是把解密外包给不完全可信的第三方,其并不能完全保证解密的正确性.针对以上挑战,本文提出了一种高效的可验证的多授权机构属性基加密方案,该方案不仅可以降低加密解密的计算开销,同时可以验证外包解密的正确性并且保护用户隐私.最后,安全分析和仿真实验表明了方案的安全性和高效性.     

一种支持一般访问结构的可验证短秘密共享方案

数据分离是构建可生存存储系统的关键技术,本文在分析现有数据分离方案的特性及不足的基础上,提出一种支持一般访问结构可验证短秘密共享数据分离方案。该方案生成的数据片段由密文分量和密钥分量组成,首先对原始数据进行加密并采用纠删编码分离密文,然后采用一种改进的可验证秘密共享算法分离密钥,且密钥的分离过程须依赖于密文分量。相比现有的工作,本方案在空间开销、保密性及可验证性方面均获得了较高的性能,并支持一般访问结构。     

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.     

基于CP-ABE和区块链的数据安全共享方法

数据共享是打破大数据时代“数据孤岛”困境的有力途径，而如何保证数据安全共享是当前面临的主要问题.为此，本文基于区块链技术和密文—策略基于属性的加密（Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption，CP-ABE）提出DOB框架，使用智能合约和序列化方法将CP-ABE的系统公钥、用户属性、密文和用户密钥等存储在链数据库中，同时设置数据库的访问权限和注册认证数据集，实现数据的细粒度共享.实验结果表明：相比于Jemel等人提出的Timely CPABE with Blockchain方案，DOB框架能进一步提高数据共享的安全性.     

移动社交网络中细粒度朋友发现隐私保护机制

在移动社交网络中,用户可以通过匹配彼此的特征属性进行朋友发现,针对单属性管理中心用户属性密钥更容易被攻击者窃取和服务高峰出现的性能瓶颈问题,提出一种由多个属性管理中心、分级管理用户属性子密钥方案.在该方案中,多个属性中心细粒度地管理用户的不同特征属性,并根据用户特征属性生成属性子密钥,交友请求者只有满足交友发起者设置的交友访问策略,才能正确地将各子密钥组合成完整的解密密钥,进而解密存储在交友中心的用户加密数据文件.通过对属性子密钥进行分级分类管理,不仅避免了单属性管理中心容易被攻击而造成的密钥泄漏以及单点故障风险,而且多属性中心协同工作提高了交友匹配计算效率.通过验证方案是否可挑战明文攻击,证明可达到CPA安全,可以有效地保护用户的隐私不被泄露.同时与既有方案进行了充分的对比实验,确保该方案计算开销最小,可以提供良好的用户体验.     

Smart grid data access control scheme based on blockchain

The smart grid communication parties need to process the data by the trusted central node, which will lead to security issues such as single-point attacks and data tampering. This paper proposes a smart grid data access control scheme based on blockchain, the user completes the registration of the smart meter by three encryptions. After the registration is completed, the registration information will be uploaded to the blockchain. In the data access phase, the verification center verifies the user's data access request, the database will accept the user's request for data if the verification is passed, and that will be broadcasted on the entire network and uploaded to the blockchain. The security of the scheme is analyzed by using a random oracle model. Analysis shows that this scheme can resist public key replacement attacks and malicious key generation center (KGC) attacks. Compared with the existing scheme, this scheme can more effectively resist more types of attacks. It shows that the smart grid data access control scheme proposed in this paper is safe, reliable and efficient.     

支持撤销的位置分层属性加密研究

基于属性加密的位置分层访问方案允许用户依据自身情况灵活设置自己的位置访问信息,不仅解决了社交网络中位置共享问题,还在算法上进行改进使解密效率得以提升。但在系统运行过程中,存在用户有更正自己属性信息的需求或运行过程中部分私钥遭泄露的可能,因此支持撤销对于系统安全非常必要。基于此提出了一种支持撤销的位置分层属性加密方案,将部分解密运算外包给解密服务器,并结合了双因子身份认证的方法。该方案在减少用户计算代价的同时,提高了算法的安全性。