抗泄漏的CCA安全的加密方案

由于大量攻击可能泄漏传统密码方案中要求绝对保密的信息,进而破坏了传统密码方案的安全性,所以设计抗泄漏的安全密码方案成为密码研究的一个迫切需要解决的问题,尤其从2009年至今更是吸引了广大学者的注意,取得一定成果。本文在基于身份的抗泄露的自适应选择明文攻击（CPA）安全的加密方案基础上,进行改进,通过结合一个强的一次真实模拟可提取的非交互零知识协议,取得基于身份的抗泄露自适应选择密文攻击（CCA）的安全加密方案,提高了系统的安全性能。     

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。     

基于身份的抗私钥泄漏的广播加密方案

侧信道攻击引起密码系统的部分信息泄漏,破坏很多密码方案的安全性。在基于身份的广播加密方案(IBBE)中,到目前为止,还没有能抵抗侧信道攻击的安全方案。基于此,提出一个抗侧信道攻击安全的基于身份的广播加密方案。使用双系统加密技术,在复合阶群静态假设下在标准模型中证明了提出方案的安全性。泄漏性能分析表明,私钥的相对泄漏率可以达到1/3。该方案具有较好的抗私钥泄漏性能。     

支持属性撤销且抗泄漏的密文策略属性基加密

针对边信道攻击引起密码系统秘密信息泄漏问题,提出抗密钥泄漏且支持属性撤销的密文策略的属性基加密方案。提出的方案具有完全安全性。基于双系统加密技术,给出的方案在标准模型下是可证安全的。该方案不仅可以抵抗私钥的泄漏而且也可以抵抗主密钥的泄漏。此外,给出的方案通过密钥的有效更新还可以抵抗密钥的持续泄漏。     

密钥弹性泄漏安全的通配模板层次委托加密机制

传统的密码方案假定密钥对可能的攻击者来说是完全隐藏的(只有算法是公开的),敌手无法获得有关密钥的任何信息.但在实际系统中,攻击者可在噪声信道或由侧信道攻击获得有关密钥的部分信息.密钥弹性泄漏安全的加密方案通过改进密码算法达到在密钥存在可能部分泄漏情况下的语义安全性.设计了一个抗密钥弹性泄漏的可委托层次模板加密方案.在该方案中,用户身份关联到含有通配符的身份模板,并可以实现再次密钥委托.该方案是抗泄漏的层次身份加密方案(hierarchical identity-based encryption,简称HIBE)和隐藏向量加密方案(hidden vector encryption,简称HVE)的一般扩展,可有效地抵抗密钥弹性泄漏,并达到自适应语义安全性.同时给出该方案的安全性证明和系统抗泄漏性能,分析显示,该方案具有较好的密钥泄漏容忍性.     

基于适应性选择密文不可区分性的抗辅助输入泄漏公钥加密方案

现有的抗辅助输入公钥加密方案仅满足选择明文攻击(IND-CPA)安全性,难以满足实际应用的安全需求。基于判定性Diffie-Hellman (DDH)假设下CS '98加密方案和域GF(q)上Goldreich-Levin定理,构造出一种新型的抗辅助输入泄漏的公钥加密方案。该方案满足适应性选择密文不可区分性(IND-CCA2)安全性,允许攻击者利用辅助输入泄漏信息攻击挑战密文时询问解密预言机。与BHHO加密方案相比,尽管加密/解密运算量都增加了近一倍,却实现了更加严格的IND-CCA2安全性。     

基于证书的抗泄露的安全加密方案

近期实践表明密码系统容易受到各种攻击而泄漏密钥等相关秘密信息, 泄漏的秘密信息破坏了以前的已证明安全的方案, 因此设计抗泄漏的密码学方案是当前密码研究领域的一个热点研究方向。设计一个基于证书的加密方案, 总的设计思想是使用一个基于证书的哈希证明系统, 这个证明系统包含一个密钥封装算法, 用这个密钥封装算法结合一个提取器去加密一个对称加密所用的密钥, 那么得到的加密方案就是可以抵抗熵泄漏并且是安全的。对方案的安全性分析和抗泄漏性能分析, 表明本方案在抵抗一定量的密钥泄漏和熵泄漏时可以保持安全性。     

基于SM9的CCA安全广播加密方案

选择密文安全模型能有效刻画主动攻击,更接近现实环境.现有抵抗选择密文攻击的密码算法以国外算法为主,缺乏我国自主设计且能抵抗选择密文攻击的密码算法.虽然实现选择密文安全存在通用转化方法,代价是同时增加计算开销和通信开销.基于国密SM9标识加密算法,提出一种具有选择密文安全的标识广播加密方案.方案的设计继承了SM9标识加密算法结构,用户密钥和密文的大小都是固定的,其中用户密钥由一个群元素组成,密文由3个元素组成,与实际参与加密的接收者数量无关.借助随机谕言器,基于GDDHE困难问题可证明方案满足CCA安全.加密算法的设计引入虚设标识,通过该标识可成功回复密文解密询问,实现CCA的安全性.分析表明,所提方案与现有高效标识广播加密方案在计算效率和存储效率上相当.     

标准模型下抗泄漏的IBE

由于边信道和冷启动攻击的存在,以黑盒模型为基础的可证安全密码系统的密钥等机密信息会有泄漏,这就会导致密码方案的安全性受到破坏。针对这样的问题,提出一个标准模型下的基于身份的抗泄漏的加密方案。首先,给出抗泄漏的基于身份的加密方案的具体构造;接着,从理论上证明该方案的安全性和抗泄漏性能。方案的安全性是基于q-ABDHE假设运用线性无关的思想证明得到的,方案的抗泄漏性是通过提取器的合理使用得到的。该方案是针对选择密文攻击抗泄漏安全的,理论分析表明该方案的私钥相对泄漏率可以接近1/6。     

具有分布式打开权威的隐藏身份签名方案

基于双线性映射的隐藏身份签名方案不满足可开脱性和选择密文攻击(CCA)匿名性,而在RSA群上构造的隐藏身份签名方案具有较高的通信和运算耗费。为此,利用块消息签名技术实现了可开脱性,提出一个允许设置分布式打开权威的改进方案。改进方案通过将分布式密钥提取和可同时执行的知识证明技术应用于底层门限加密方案,有效地实现了对打开权威的权利分发。此外, 为了克服传统串行注册方式无法抵抗拒绝服务攻击的不足,利用承诺的知识证明技术将注册过程增强为满足并发安全性的协议。在随机预言模型下,改进方案可证满足所要求的所有安全性质。对比实验结果表明：改进方案的签名长度更短, 签名与验证算法开销更小,由可信服务器执行的门限解密过程是并发安全的且在自适应攻击者模型下满足可证安全性。     

高效的适应性选择密文安全公钥加密算法

安全高效的公钥加密算法是信息系统安全的重要保障技术,文中利用陷门承诺函数的思想实现对密文完整性的保护,由此在标准模型下给出一个可证明适应性选择密文攻击安全的公钥加密算法.新算法与著名的CS98公钥加密算法相比公钥参数数量减少20%,私钥参数减少80%;与BMW05公钥加密算法比较,公、私钥参数数量大为减少且安全规约效率...     

An efficient CCA-secure cryptosystem over ideal lattices from identity-based encryption

We first construct an efficient IND-sID-CPA secure IBE cryptosystem from ideal lattices, and proceed with its security proof under the standard model in detail. Then with an asymptotically efficient strongly unforgeable one-time signature, we propose a new CCA secure public key encryption (PKE) scheme over ideal lattices by universal paradigm of IBE transformation. Performance of the resulting PKE system is very close to the underlying IBE scheme and its security can be tightly reduced to decisional R-LWE hardness assumption. Compared with known CCA secure PKE schemes from standard lattices, our new scheme is simpler and more efficient.     

Practical continuous leakage-resilient CCA secure identity-based encryption

Leakage of private information including private keys of user has become a threat to the security of computing systems. It has become a common security requirement that a cryptographic scheme should withstand various leakage attacks. In the real life, an adversary can break the security of cryptography primitive by performing continuous leakage attacks. Although, some research on the leakage-resilient cryptography had been made, there are still some remaining issued in previous attempts. The identity-based encryption (IBE) constructions were designed in the bounded-leakage model, and might not be able to meet their claimed security under the continuous-leakage attacks. In the real applications, the leakage is unbounded. That is, a practical cryptography scheme should keep its original security in the continuous leakage setting. The previous continuous leakageresilient IBE schemes either only achieve chosen-plaintext attacks security or the chosen-ciphertext attacks (CCA) security is proved in the selective identity model. Aiming to solve these problems, in this paper, we show how to construct the continuous leakage-resilient IBE scheme, and the scheme’s adaptive CCA security is proved in the standard model based on the hardness of decisional bilinear Diffie-Hellman exponent assumption. For any adversary, all elements in the ciphertext are random, and an adversary cannot obtain any leakage on the private key of user from the corresponding given ciphertext. Moreover, the leakage parameter of our proposal is independent of the plaintext space and has a constant size.     

有界恢复模型下弹性泄露签名的新构造

弹性泄露密码学是当前密码学研究的热点.给出一个弹性泄露签名的定义,该定义是标准签名定义的一个扩展.构造一个有界恢复模型下的弹性泄露签名方案,并在标准模型下证明了它的安全性.本文的方案基于双线性配对的弹性泄露签名,结合了一次签名和Waters签名的特,通过改进,长度可大大缩短,克服了一次签名签名长度过长的缺点,具有较好的实用价值.     

无证书抗私钥泄漏的加密方案

针对大量的边信道攻击和冷启动攻击泄漏密码系统的秘密信息进而导致传统密码方案不安全的问题,提出了一种能在私钥泄漏情况下保持安全的无证书加密方案。基于q-ABDHE困难问题假设,从理论上证明了方案的安全性;通过提取器的使用实现了抗泄漏特性。理论分析表明提出的方案容许私钥的相对泄漏率可以达到1/8。     

抗泄露的(分层)身份基密钥封装机制

在真实应用环境中,冷启动、边信道等物理攻击方式的出现,使得敌手能够获得参与者内部私有状态的泄露信息,从而导致传统可证明安全的密码机制在有泄露的环境下已无法继续保持其原有的安全性,因此更多的密码学研究者开始致力于抗泄露密码机制的研究.混合加密技术同时具备了对称加密和非对称加密的优势,由于身份基密钥封装机制(Identity-Based Key-Encapsulation Mechanism,IB-KEM)是身份基混合加密机制的重要组成部分,近年来得到了广泛关注.为满足真实环境的抗泄露性需求,抗泄露IB-KEM被提出;然而现有的构造在计算、传输和存储等方面均存在不足.针对上述不足,本文提出了选择密文攻击(Chosen-Ciphertext Attacks,CCA)安全的抗泄露IB-KEM的通用构造,并基于底层IB-KEM的选择明文攻击(Chosen-Plaintext Attacks,CPA)安全性对通用构造的CCA安全性进行了形式化证明.此外,为展示本文通用构造的实用性及普遍性,分别设计了 IB-KEM和分层身份的身份基密钥封装机制(Hierarchical Identity-Based Key-Encapsulation Mechanism,HIB-KEM)的具体实例,并在选择身份的安全模型下,基于判定的双线性Diffie-Hellman假设和双线性Diffie-H ellman指数假设对本文实例的CPA安全性分别进行了证明.最后,为了实现抵抗连续泄露攻击的目标,本文研究了各实例的密钥更新算法.相较于已有CCA安全的抗泄露IB-KEM,本文构造在计算、传输和存储等方面具有一定的优势.     

Aleakage-resilient certificateless public key encryption scheme with CCA2 security

In recent years, much attention has been focused on designing provably secure cryptographic primitives in the presence of key leakage. Many constructions of leakage-resilient cryptographic primitives have been proposed. However, for any polynomial time adversary, most existing leakage-resilient cryptographic primitives cannot ensure that their outputs are random, and any polynomial time adversary can obtain a certain amount of leakage on the secret key from the corresponding output of a cryptographic primitive. In this study, to achieve better performance, a new construction of a chosen ciphertext attack 2 (CCA2) secure, leakage-resilient, and certificateless public-key encryption scheme is proposed, whose security is proved based on the hardness of the classic decisional Diffie-Hellman assumption. According to our analysis, our method can tolerate leakage attacks on the private key. This method also achieves better performance because polynomial time adversaries cannot achieve leakage on the private key from the corresponding ciphertext, and a key leakage ratio of 1/2 can be achieved. Because of these good features, our method may be significant in practical applications.