云环境下关键词搜索加密算法研究

现有方案将关键词搜索加密和属性基加密相结合,解决了云环境下访问控制问题,但是未充分考虑信道安全以及关键词猜测攻击等安全问题。针对上述问题,提出了一种指派搜索服务器的关键词搜索属性加密方案,实现了关键词搜索访问权限控制,且检索不需要安全信道,可抵抗离线/在线关键词猜测攻击。实验结果表明,方案性能方面可取得较好结果,可应用于云环境。     

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.     

支持属性撤销的可验证多关键词搜索加密方案

近年来,可搜索加密技术及细粒度访问控制的属性加密在云存储环境下得到广泛应用。考虑到现存的基于属性的可搜索加密方案存在仅支持单关键词搜索而不支持属性撤销的问题,以及单关键词搜索可能造成返回搜索结果部分错误并导致计算和宽带资源浪费的缺陷,该文提出一种支持属性撤销的可验证多关键词搜索加密方案。该方案允许用户检测云服务器搜索结果的正确性,同时在细粒度访问控制结构中支持用户属性的撤销,且在属性撤销过程中不需要更新密钥和重加密密文。该文在随机预言机模型下基于判定性线性假设被证明具有抵抗选择关键词集攻击安全性及关键词隐私性,同时从理论和实验两方面分析验证了该方案具有较高的计算效率与存储效率。     

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。      

区块链上基于云辅助的密文策略属性基数据共享加密方案

针对云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护问题,该文提出一种区块链上基于云辅助的密文策略属性基(CP-ABE)数据共享加密方案。该方案采用基于属性加密技术对加密数据文件的对称密钥进行加密,并上传到云服务器,实现了数据安全以及细粒度访问控制;采用可搜索加密技术对关键字进行加密,并将关键字密文上传到区块链(BC)中,由区块链进行关键字搜索保证了关键字密文的安全,有效地解决现有的云存储共享系统所存在的安全问题。该方案能够满足选择明文攻击下的不可区分性、陷门不可区分性和抗串联性。最后,通过性能评估,验证了该方案的有效性。     

区块链上基于云辅助的密文策略属性基数据共享加密方案

针对云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护问题,该文提出一种区块链上基于云辅助的密文策略属性基(CP-ABE)数据共享加密方案.该方案采用基于属性加密技术对加密数据文件的对称密钥进行加密,并上传到云服务器,实现了数据安全以及细粒度访问控制;采用可搜索加密技术对关键字进行加密,并将关键字密文上传到区块链(BC)中,由区块链进行关键字搜索保证了关键字密文的安全,有效地解决现有的云存储共享系统所存在的安全问题.该方案能够满足选择明文攻击下的不可区分性、陷门不可区分性和抗串联性.最后,通过性能评估,验证了该方案的有效性.     

可验证外包解密的离线/在线属性基加密方案

属性基加密可以为雾-云计算中的数据提供机密性保护和细粒度访问控制,但雾-云计算系统中的移动设备难以承担属性基加密的繁重计算负担。为解决该问题,该文提出一种可验证外包解密的离线/在线属性基加密方案。该方案能够实现离线/在线的密钥生成和数据加密,同时支持可验证外包解密。然后,给出方案的选择明文攻击的安全证明和可验证性的安全证明。之后,该文将转换阶段所需双线性对的计算量降为恒定常数。最后,从理论和实验两方面对所提方案进行性能分析,实验结果表明该方案是有效且实用的。     

基于区块链且支持数据共享的密文策略隐藏访问控制方案

传统的属性基加密方案虽然实现了一对多的访问控制，但仍存在单点故障、效率低下、不支持数据共享以及隐私泄露等挑战。针对以上问题，提出了一种基于区块链且支持数据共享的密文策略隐藏访问控制方案。利用素数阶双线性群和正负号与门访问结构，实现细粒度访问控制的同时避免了用户属性值的泄露；结合以太坊和星际文件系统解决了用户属性撤销问题和云存储模型中的单点故障问题，通过代理重加密的方法实现了数据共享。基于困难问题假设，证明了所提方案的安全性。仿真实验结果表明，所提方案在实现策略隐藏的同时具有较高的效率。     

支持策略隐藏且密文长度恒定的可搜索加密方案

属性加密体制是实现云存储中数据灵活访问控制的关键技术之一,但已有的属性加密方案存在密文存储开销过大和用户隐私泄露等问题,并且不能同时支持云端数据的公开审计。为了解决这些问题,该文提出一个新的可搜索属性加密方案,其安全性可归约到q-BDHE问题和CDH问题的困难性。该方案在支持关键词搜索的基础上,实现了密文长度恒定;引入策略隐藏思想,防止攻击者获取敏感信息,确保了用户的隐私性;通过数据公开审计机制,实现了云存储中数据的完整性验证。与已有的同类方案相比较,该方案有效地降低了数据的加密开销、关键词的搜索开销、密文的存储成本与解密开销,在云存储环境中具有较好的应用前景。     

支持策略隐藏且密文长度恒定的可搜索加密方案

属性加密体制是实现云存储中数据灵活访问控制的关键技术之一,但已有的属性加密方案存在密文存储开销过大和用户隐私泄露等问题,并且不能同时支持云端数据的公开审计.为了解决这些问题,该文提出一个新的可搜索属性加密方案,其安全性可归约到q-BDHE问题和CDH问题的困难性.该方案在支持关键词搜索的基础上,实现了密文长度恒定;引入策略隐藏思想,防止攻击者获取敏感信息,确保了用户的隐私性;通过数据公开审计机制,实现了云存储中数据的完整性验证.与已有的同类方案相比较,该方案有效地降低了数据的加密开销、关键词的搜索开销、密文的存储成本与解密开销,在云存储环境中具有较好的应用前景.     

具有隐私保护的云存储访问控制方案

针对传统的访问控制方案无法在云计算环境下保护用户的属性隐私,提出了具有隐私保护的云存储访问控制方案。采用混合加密体制实现了数据的机密性,即利用对称密钥加密明文数据,再利用公钥密码体制对对称密钥进行加密。在新的访问控制方案中,公钥加密采用了匿名的密文策略下基于属性的加密技术。安全性分析表明,新方案在保护用户属性隐私的同时,达到了选择明文安全性,可抵抗恶意用户及云存储服务器的合谋攻击。     

加密邮件系统中基于身份的可搜索加密方案

在加密邮件系统中,公钥可搜索加密技术可以有效地解决在不解密的情况下搜索加密邮件的问题。针对公钥可搜索加密复杂的密钥管理问题,该文在加密邮件系统中引入了基于身份的密码体制。针对可搜索加密的离线关键字猜测攻击问题,该文采用了在加密关键字和生成陷门的同时进行认证,并且指定服务器去搜索加密电子邮件的方法。同时,在随机预言机模型下,基于判定性双线性Diffie-Hellman假设,证明方案满足陷门和密文不可区分性安全。数值实验结果表明,在陷门生成和关键字密文检测阶段,该方案与现有方案相比在计算效率上较高。     

支持关键词搜索的属性代理重加密方案

属性代理重加密机制既能实现数据共享又能实现数据转发,但这种机制通常并不支持数据检索功能,阻碍了属性代理重加密的发展应用。为了解决这一问题,该文提出一个支持关键词搜索的密文策略的属性代理重加密方案。通过将密钥分为属性密钥和搜索密钥,不仅可以实现关键词可搜索,而且实现了代理重加密。在验证阶段,云服务器既执行关键词验证,又可以对原始密文和重加密密文进行部分解密,从而减轻用户的计算负担。通过安全性分析,该方案可以实现数据安全性、检索分离、关键词隐藏和抗共谋攻击。     

支持临时解密授权的密文策略属性加密方案

属性加密是在云环境下实现细粒度访问控制的有效工具,但同类方案并未较好地解决数据所有者的隐私保护和解密权限临时授权问题。文章将属性代理重加密技术与Nishide等的属性加密方案相结合,提出同时支持访问策略隐藏和解密权限临时授权的密文策略属性加密方案。此外,文章利用新方案解决了医疗云环境下属性访问控制系统的构造问题。安全性分析表明,新的属性加密方案并未破坏底层方案的安全性,而且不会向代理服务器泄露数据所有者的解密私钥。     

智慧医疗中基于属性加密的云存储数据共享

在电子病历系统中,为了实现多用户环境下的数据搜索,该文提出一种属性基可搜索加密方案。该文将密文和安全索引存储在医疗云,当用户请求医疗数据时,利用属性基可搜索加密算法进行数据搜索,实现了细粒度访问控制。同时方案引入了密文验证算法,解决了半诚实且好奇的云服务器模型下搜索结果不正确的问题。利用数据去重技术实现了重复数据的消除,减少占用医疗云的存储空间。方案同时实现了访问策略的隐藏,保证了数据用户的隐私安全。安全性分析表明,所提方案能很好地保护用户的隐私以及数据的安全。性能分析表明,该方案具有较好的性能,更加适用于智慧医疗等多对多应用场景,有效实现了医生和第三方数据用户在不侵犯患者隐私的前提下共享患者电子病历。     

基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案

针对云环境下密文策略属性基加密方案中存在的密文检索分类困难与依赖可信第三方等问题,本文提出了一种基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案．利用基于属性的等值测试技术,实现了支持属性级灵活授权的云端数据检索和分类机制,降低了数据用户对重复数据解密的计算开销．结合多授权属性基加密机制和区块链技术,实现了去中心化用户密钥生成．采用多属性授权机构联合分发密钥,有效抵抗用户和属性授权机构的合谋攻击．引入区块链和智能合约技术,消除了现有密文策略属性基密文等值测试方案中等值测试、数据存储与外包解密操作对可信云服务器的依赖．利用外包服务器执行部分解密计算,降低了用户本地的计算开销．将原始数据哈希和验证参数上传至区块链,保障外包服务器解密结果正确性和云端数据完整性．在随机预言模型下,基于判定性qparallel Bilinear Diffie-Hellman Exponent困难问题证明了本文方案在选择密文攻击下的单向性．与同类方案相比较,本文方案支持更多的安全属性,并具有较低的计算开销．     

支持关键词任意连接搜索的属性加密方案

构建一种基于素数阶双线性群的可搜索加密方案。基于属性加密,实现每个关键词密文能够被多个用户私钥搜索,显著降低细粒度访问控制带来的网络带宽和发送节点的处理开销。基于多项式方程,支持对关键词的任意连接搜索,显著提高连接搜索的灵活性。对方案的性能进行了分析,并与现有的连接关键词搜索方案进行了比较。     

基于云边协同的无证书多用户多关键字密文检索方案

针对工业物联网环境中密文数据检索面临的单用户单关键字搜索、计算开销过大、安全等级较低等问题,提出了一种基于云边协同的无证书多用户多关键字密文检索方案。所提方案通过设定用户访问权限表并执行一次加密算法,实现了支持用户访问权限更新的多用户搜索。利用线性扫描方法进行关键字密文与陷门的匹配计算,并引入云边协同的计算模式提高计算效率,实现了关键字索引不完全包含检索关键字情况下的多关键字密文检索。基于无证书加密体制解决了密钥托管与证书管理问题,并使用数字签名技术确保了关键字密文的可认证性。安全分析结果表明,所提方案在随机预言模型下能抵抗内部关键字猜测攻击。仿真实验结果表明,与同类方案相比较,所提方案具有较高的计算效率。     

指定测试者的基于身份可搜索加密方案

对指定测试者的基于身份可搜索加密(dIBEKS)方案进行了研究。指出Tseng等人所提dIBEKS方案并不是完全定义在基于身份密码系统架构上,而且方案不能满足dIBEKS密文不可区分性。首次提出了基于身份密码系统下的指定测试者可搜索加密方案的定义和安全需求,并设计了一个高效的dIBEKS新方案。证明了dIBEKS密文不可区分性是抵御离线关键字猜测攻击的充分条件,并证明了新方案在随机预言模型下满足适应性选择消息攻击的dIBEKS密文不可区分性、陷门不可区分性,从而可以有效抵御离线关键字猜测攻击。     

多用户环境下无证书认证可搜索加密方案

可搜索加密技术的提出使用户能够将数据加密后存储在云端,而且可以直接对密文数据进行检索。但现有的大部分可搜索加密方案都是单用户对单用户的模式,部分多用户环境下的可搜索加密方案是基于传统公钥密码或基于身份公钥密码系统,因此这类方案存在证书管理和密钥托管问题,且容易遭受内部关键词猜测攻击。该文结合公钥认证加密和代理重加密技术,提出一个高效的多用户环境下无证书认证可搜索加密方案。方案使用代理重加密技术对部分密文进行重加密处理,使得授权用户可以利用关键字生成陷门查询对应密文。在随机预言模型下,证明方案具有抵抗无证书公钥密码环境下两类攻击者的内部关键词猜测攻击的能力,且该方案的计算和通信效率优于同类方案。