Key continual-leakage resilient broadcast cryptosystem from dual system in broadcast networks

In order to tolerate possible leakage of secret keys, leakage-resilient cryptosystem models a class of attractive leakage output by allowing an adversary to provide any computable leakage function and learning the partial keys or other possible intemal states from the output of function. In this work, we present an adaptively secure broadcast encryption resilient to key continual leakage in the standard model. Our scheme provides the tolerance of continual leakage, in which any user can generate multiple private keys per user by periodically updating the key. We use the dual system encryption mechanism to implement the leakage resilience and adaptive security, and intrinsically set an algorithm to refresh a key and produce a same distributed new key. We also give the evaluation of the leakage bound and leakage fraction, and the simulations show that our scheme can tolerate about 71% leakage fraction with 3.34× 10^-52 failure probability in standard 80-bit security level when we adjust the leakage factor to allow the private key to be 100 Kb.     

对一种身份型广播加密方案的分析和改进

双系统密码技术下的身份型广播加密方案具有在标准模型下, 尺寸固定的短密文和密钥, 无须随机标签和全安全等特点。研究发现该方案是不安全的, 进而提出了一种改进方案, 并在标准模型下运用双系统密码技术给出了改进方案的安全性证明。     

标准模型下高效的基于身份匿名广播加密方案

针对现实中广播加密的安全问题,提出一种标准模型下高效的基于身份匿名广播加密方案。匿名广播加密中广播者加密数据通过广播信道发送给用户,其中只有授权用户能够解密获得数据,同时任何人不能分辨出加密数据是发送给哪个用户的,从而保护了接收者用户的隐私。所提方案利用双系统加密技术,基于合数阶双线性群提出。同时,该方案基于静态假设,在标准模型中证明方案是选择明文安全的,密文和密钥取得了固定长度。和对比方案相比,所提方案密钥长度仅需2个群元素,同时方案满足匿名性。     

抗密钥泄露的在线/离线身份基加密机制

目前已有的在线/离线身份基加密(IBOOE)方案无法抵抗边信道攻击,可能会引起密码系统秘密信息泄露问题。新方案通过将随机提取器嵌入在线加密算法来隐藏私钥泄露和密文之间的关系,提出首个有界泄露模型下安全的IBOOE方案;新方案基于合数阶双线性群上的三个静态假设,利用双系统加密技术在标准模型下抵抗选择明文攻击达到完全安全性和泄露弹性。此外,与传统的IBOOE方案相比较,新方案特别适用于敏感数据存储且资源受限的场景。     

不使用对的基于身份的广播加密

基于身份的加密方案和基于身份的广播加密方案一般都是使用椭圆曲线上的双线性映射(也称为对)来实现的。提出一个不使用双线性映射的基于身份的广播加密方案,基于二次剩余假设,在Random Oracle模型下是可证安全的。     

CCA安全的抗连续泄露的广播密钥封装机制

传统公钥基础设施中的证书复杂管理和身份基密码体制中的密钥托管等问题在基于证书的密码体制下得到了很好的解决,因此无证书密码体制近年来得到了广泛关注.此外,在现实应用中,攻击者基于冷启动、边信道等各种各样的泄露攻击获得密码机制内部敏感状态(如秘密钥等)的泄露信息,导致在传统理想模型下被证明安全的密码机制不再具有相应的安全性.此外,由于广播通信模式具有较高的消息通信效率,多个具有广播通信功能的密码原语相继被提出.针对基于证书密钥封装机制对泄露容忍性和广播通信等性能的需求,提出抗泄露的基于证书的广播密钥封装机制的实例化构造,并基于判定的Diffie-Hellman困难性假设对其选择密文攻击下的安全性进行了证明.此外,为进一步增强该构造的实用性,研究了广播密钥封装机制的连续泄露容忍性,通过定期更新用户密钥的方式实现了对连续泄露攻击的抵抗目标.与现有工作的分析对比表明,该构造在保证安全性可证明的基础上,不仅实现了抵抗泄露攻击和广播通信的功能,而且拥有较高的计算效率.     

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.     

两个公钥加密方案的安全性分析

广播加密和基于属性加密是两种重要的公钥加密方案,可将加密内容同时传送给多个用户,在付费电视、数字版权管理和资源访问控制等领域有重要应用。对一个基于身份广播加密方案进行了分析,表明攻击者只要得到某个用户的私钥,就可以计算其他任何用户的私钥。研究了一个基于属性加密方案,该方案并不能真正地隐藏访问结构,攻击者仅由密文就能得到对应的访问结构。     

一个高效的基于单圈T-函数的叛徒追踪方案

提出了一个基于单圈T-函数的叛逆追踪方案。在方案中,当发现盗版的解密盒时,能够以黑盒子的追踪方式至少追踪到一个制造盗版的用户（即叛徒）。该方案的特点是：追踪次数是线性的,追踪效率很高。此外,追踪算法的实现不受共谋用户个数的限制。     

Pirate decoder for the broadcast encryption schemes from Crypto 2005

In Crypto'05, Boneh et al. presented two broadcast encryption schemes. Their work has exciting achievements: the header (also called ciphertexts) and the private keys are of constant size. In their paper, they give an open question to construct a traitor tracing algorithm for their broadcast encryption schemes, and combine the two systems to obtain an efficient trace-and-revoke system. In this paper, we give a negative answer to their open question. More precisely, we show that three or more insider users are able to collude to forge a valid private key for pirate decoding against their schemes. Moreover, we prove that there exists no traitor tracing algorithm to identify the colluders. Our pirate decoding can also similarly be applied to Lee et al.'s broadcast encryption schemes in ISPEC'06.     

基于身份的抗选择性公开攻击广播加密方案

孙瑾等提出了一种抗选择性公开攻击的身份型广播加密方案(孙瑾,胡予濮. 抗选择性公开攻击的身份型广播加密方案. 电子与信息学报,2011,33(12)：2929-2934),并称该方案具有在标准模型下可证全安全,具有短的尺寸固定的密文和密钥,无须随机标签的特点。然而,研究发现该方案无法正确运行的,进而提出了一种改进方案,并在标准模型给出了改进方案的安全性证明。     

可实现固定用户安全访问移动终端外包数据的非对称代理重加密系统

为实现固定用户安全共享移动终端的加密数据,提出了跨加密系统的非对称代理重加密系统。在该系统中,计算能力有限的移动终端使用相对简单的基于身份的加密系统,而服务器和固定用户使用较复杂的基于身份的广播加密系统。该系统基于密文转换机制,使移动终端简单的IBE密文被代理者转换成复杂的IBBE密文,同时代理者不会得知明文的任何信息。该方案的安全性可以归约到底层的IBE和IBBE方案的安全性。理论和实验分析表明,该方案可实现移动终端只需很少的资源便能让固定用户安全地共享其加密数据。     

智慧城市中隐私保护性广播加密算法

现代化城市公共部门和市民社交网络会产生大量的数据,这些海量数据的使用和处理主要依赖现代化信息通信技术和网络技术。为了保护用户隐私和数据安全,在数据传输过程中采用加密算法对数据进行加密,广播加密是多用户环境下最有效的方法。传统算法中,基于身份的广播加密密文可以广播到一组接收方,接收方的身份包含在密文中,当多个接收方解密密文时会泄露其他用户的身份信息。为了保护接收方用户之间的身份隐私,提出一种基于身份的隐私保护性广播加密算法,实现了接收方用户之间的匿名性。此外,考虑了如何从匿名广播的密文中撤销指定目标的接收者,根据数据访问控制策略决定用户的数据访问权限,为用户提供密文撤销操作,撤销过程不泄露明文和接收者的身份信息。在随机预言模型下,基于BDH困难性问题证明了该算法的安全性,并通过实际数据集的仿真实验验证了算法的有效性和可行性。     

抗连续辅助输入泄漏的属性基加密方案

针对属性基加密(attribute-based encryption, ABE)机制中边信道攻击下的密钥泄漏问题,现有的解决方案仅允许密钥的有界泄漏. 将连续辅助输入泄漏模型和双系统加密相结合,通过合理设计主密钥和用户私钥的生成过程,提出了一种抗连续辅助输入泄漏的ABE方案. 基于合数阶群的子群判定假设和域GF(q)上Goldreich-Levin定理,在标准模型下,证明该方案在攻击者获知辅助输入密钥泄漏信息的情况下仍具有自适应安全性. 该方案实现了主密钥和用户私钥的连续无界泄漏,在密钥更新询问时无需假定旧密钥必须从内存中彻底清除,且具有较好的合成性质. 与相关的解决方案相比,该方案不仅具有最好的抗泄漏容忍性,而且具有较短的密钥长度.     

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。     

基于SM9的匿名广播加密方案

广播加密允许数据拥有者通过不安全的公开信道将数据安全地发送给一组指定的用户, 只有组内用户（授权用户）利用自身私钥才能正确解密密文, 恢复出明文数据, 不在组内的用户（非授权用户）即使合谋也无法获取数据内容。标识加密是一种非对称加密体制, 可利用能够唯一标识用户身份的任意字符串作为用户的公钥, 消除了传统公钥体制中用于绑定用户公钥的证书。匿名标识广播加密不仅能充分继承标识加密的优点实现多用户数据的安全共享, 而且能有效保护接收者的身份信息。本文以国产商用标识密码算法SM9为基础, 采用多项式技术构造了首个基于SM9的匿名广播加密方案。方案具有与SM9加密算法相同的私钥生成算法, 用户私钥由一个群元素组成。方案的密文由(n+3)个元素组成, 与接收者数量(n)线性相关, 解密仅包含一次双线性对计算。基于q类型的GDDHE困难假设, 在随机谕言器模型中证明方案在静态选择明文攻击下具有不可区分的安全性且满足接收者匿名性。比较分析表明本文方案的计算开销和通信代价与现有高效匿名标识广播加密方案是可比的。最后, 对方案进行编程实验, 在相同安全级别下, 本文方案对比其他方案具有较优的密文长度, 实验结果表明本文方案是可行的。     

一种广播加密机制的树再生长方法

广播加密技术是一种安全群组通信的技术,在付费电视、电话会议、数字内容的网络发布等领域有广泛应用。在对现有广播加密机制进行比较和分析的基础上,该文提出了一种广播加密机制的用户端扩展方法,通过逻辑密钥树的再生长,解决了子集差分机制/分层子集差分机制无法扩展用户端的问题,可以在不影响系统原有用户的预分配密钥和解密处理的基础上,动态批量地扩展系统的用户端。     

完全安全且固定密文长度的分层内积加密方案

分层内积加密方案为内积加密体制提供了私钥分发功能,可有效降低系统根节点的任务量.针对现有分层内积加密方案密文长度过长的问题,首先提出一个完全安全且固定密文长度的内积加密方案,并以该方案为基础,构造了一个新的分层内积加密方案,利用对偶系统加密的新技术,在标准模型下证明了该分层内积加密方案是完全安全的.新方案密文长度达到了固定值,并且解密时只需要7个双线性对运算.与现有方案比,新方案计算效率高,且易于实现,占用通信带宽低,具有一定的优势.     

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的撤销加密方案

撤销加密是一种反向的广播加密技术,加密算法的输入不是接收者集合而是撤销用户的集合,系统中所有不在撤销集合中的用户都可以正确解密密文,撤销集合中的所有用户合谋也无法获取加密数据的内容.与广播加密相比,撤销加密更适用于接收者为系统中大多数用户或需要撤销部分用户未来解密权限的场景.基于我国商用标识密码提出一个基于SM9的撤销加密方案,密文的长度是固定的,与撤销用户集合的大小无关.基于广义群模型中的困难假设,证明方案在随机谕言机模型下具有选择明文的安全性.最后,分析方案的性能对比结果可知,所提方案与目前基于身份的撤销加密方案在计算复杂度和存储复杂度方面相比性能相当.