隐私保护且支持用户撤销的属性基加密方案

自从Sahai和Waters提出了基于属性加密的概念,密文策略的属性基加密(ciphertext-policy attribute-based encryption, CP-ABE)体制因其使用场景的广泛性受到了各界的青睐.对于使用移动设备进行属性基加解密的用户而言,大量的双线性对运算带来的电池耗费是不经济的;同时,由于在云环境系统下用户属性的动态性和访问结构的公开性,也会导致属性失效和用户隐私泄露的问题.为了解决上述问题,构造了一个隐私保护的且支持用户撤销的属性基加密方案,达到了完全隐藏访问结构并通过密钥更新机制灵活地实现用户撤销;同时,该方案将计算代价较高的双线性对操作外包给云存储提供方执行,以降低移动设备用户的计算代价,为了遏制云端的不端行为或对云端恶意攻击,提供了对转换密文的验证功能,保证了转换后密文未被非法替换,使之更适用于安全的手机云应用.     

支持隐私保护的多机构属性基加密方案

针对云环境中用户敏感信息的保护,提出一种支持隐私保护的多机构属性基加密(attribute based encryption, ABE)方案.该方案采用半策略隐藏方式,将属性分为属性名和属性值2部分,通过对用户的属性值进行隐藏,实现对用户的隐私保护,避免用户的具体属性值泄露给其他任何第三方.另外,加密时仅对与访问策略相关的属性名进行加密,而不是对系统所有属性进行加密,改变了已有的隐私保护属性基加密方式,大大减短了密文长度.方案的安全性依赖于DBDH假设,并且在标准模型下满足自适应选择明文攻击安全.同时,通过与其他方案的对比,方案计算代价和存储代价都有明显优势,尤其是密文长度仅与访问策略设置的属性相关,更加适用于实际应用中用户属性规模远远小于系统属性规模的情况.     

一种属性基加密方案的外包解密方法

Sahai和Waters提出的属性基加密(Attribute-Based Encryption,ABE)能够实现一对多加密,因而具有广泛的应用价值。随着云计算技术的不断发展,云计算也与属性基加密有了紧密的联系。将快速高效的外包技术应用在属性基解密算法中。在云计算中,云服务器存储了客户的密文。当客户对远程数据进行解密时,解密者将转换密钥上传给云服务器。云服务器利用转换密钥将密文转换成一个中间密文并发送给客户,客户解密中间密文并获得明文的计算量很小,从而减轻了解密者的负担。安全性分析和效率分析证明所提出的方法是安全的和高效的。     

基于扩展属性基功能加密的有效外包计算

针对目前属性基加密（ABE）方案存在的主要问题,即访问策略功能单一的问题和密文的大小和解密时间随着访问公式的复杂性增加而增长的问题,提出了有效外包计算的多功能ABE方案。首先,通过对敏感数据的细粒度访问控制,实现了不同功能加密系统;然后,利用云服务器巨大的计算能力进行部分解密计算,将满足访问策略的用户属性密文转化为一个（常量大小） ElGamal类型的密文;同时通过有效的验证方法保证外包运算的正确性。理论分析结果表明,与传统属性基功能加密方案相比,所提方案用户端的解密计算降低至一次指数运算和一次对运算,该方案在不增加传输量的情况下,为用户节省了大量带宽和解密时间。     

雾计算中支持外包与撤销的属性基加密方案

雾计算将云计算的计算能力、数据分析应用等扩展到网络边缘,可满足物联网设备的低时延、移动性等要求,但同时也存在数据安全和隐私保护问题。传统云计算中的属性基加密技术不适用于雾环境中计算资源有限的物联网设备,并且难以管理属性变更。为此,提出一种支持加解密外包和撤销的属性基加密方案,构建“云-雾-终端”的三层系统模型,通过引入属性组密钥的技术,实现动态密钥更新,满足雾计算中属性即时撤销的要求。在此基础上,将终端设备中部分复杂的加解密运算外包给雾节点,以提高计算效率。实验结果表明,与KeyGen、Enc等方案相比,该方案具有更优的计算高效性和可靠性。     

可撤销动静态属性的车联网属性基加密方法

车载自组织网络(vehicular ad hoc network, VANET) (也称车联网)数据安全共享通常采用群加密方式,高速移动的车载终端给群组构建和群密钥管理带来困难.密文策略属性基加密(ciphertext-policy attribute-based encryption, CP-ABE)为车联网通信安全带来了新的解决方案,但是传统的CP-ABE方案解密计算复杂度高,属性撤销需要整个密文进行全部更新,策略树的构建不够灵活,导致在车联网中的应用受限.为了解决上述问题,围绕车联网云存储数据安全分享,设计可撤销动静态属性的属性基加密方案.将动态属性和静态属性分开管理,构建组合策略树,引入解密代理将高复杂度的属性基解密过程的主要部分外包到服务端,车辆终端通过中央和本地认证中心进行属性撤销和动态属性更新.可撤销动静态属性的车联网属性基加密方案是安全的,在空间和加解密时间复杂度上较传统CP-ABE算法具有优势,实验还分析了车载终端解密、属性撤销和系统并发等性能.     

高效完全可验证外包解密属性基加密方案

属性基加密虽然能够很好地保护用户的数据安全,但是用户解密的计算代价随着访问结构的复杂性而线性增加。外包解密技术的提出使得用户只需要很少的开销就能够解密得到明文。然而,外包解密技术是将大量的解密操作交由云服务器来处理,而云服务器通常被认为是半可信的。因此,对云服务器部分解密得到的转换密文进行正确性验证是很有必要的。本文提出一种高效的完全可验证外包解密属性基加密方案,使得授权用户以及非授权用户都能够实现转换密文正确性的验证。      

基于椭圆曲线加密且支持撤销的属性基加密方案

在云终端用户资源受限的场景中,传统属性基加密方案中存在着计算开销大以及不能实现实时撤销的不足。为了实现云端数据安全高效的共享,提出了一种基于椭圆曲线加密（ECC）算法且支持细粒度撤销的属性基加密方案。该方案使用计算较轻量级的椭圆曲线上的标量乘法代替传统属性基加密方案中计算开销较大的双线性配对,以降低系统中用户在解密时的计算开销,提高系统的效率,使方案更适用于资源受限的云终端用户场景。利用表达能力更强和计算更高效的有序二元决策图（OBDD）结构来描述用户定义的访问策略,以减少嵌入密文中的冗余属性来缩短密文长度。为每个属性建立一个由拥有该属性用户组成的属性组,并为组内每个成员生成唯一的用户属性组密钥。当发生属性撤销时,利用最小子集覆盖技术为组内剩余成员生成新的属性组,实现实时的细粒度属性撤销。安全分析表明,所提方案具有选择明文攻击不可区分性、前向安全性和后向安全性;性能分析表明,所提方案在访问结构表达和计算能力上优于（t,n）门限秘密共享方案和线性秘密共享方案（LSSS）,其解密计算效率满足资源受限的云终端用户的需求。     

云计算中基于密文策略属性基加密的数据访问控制协议

云计算提供一种新兴的数据交互模式,实现了用户数据的远程存储、共享和计算。由于云计算的系统复杂性、网络开放性、资源集中性以及数据敏感性等特点,使得用户与云服务器的交互过程面临着严峻的安全威胁,成为云计算安全领域亟待解决的关键问题。文章首先介绍了云计算系统的系统组件、信任模型和攻击模型,针对云计算系统中的数据安全访问问题,提出了基于密文策略属性基加密的访问控制协议。该协议利用切比雪夫映射的半群特性实现了用户身份的合法性认证,并设计轻量级的属性加密算法实现用户数据的可靠性授权。同时,该协议主要引入身份认证、访问控制和前向安全性机制,实现用户身份真实性认证和数据可靠性访问。通过协议存储需求分析,表明该协议在数据属性集和密钥存储方面具有固定的存储空间需求,避免海量数据交互中用户存储空间的线性增长。通过分析,表明该协议具有较强的可靠性、灵活性和扩展性,适应于云环境中大规模数据交互的应用场景。     

基于属性基加密的车联网冷链物流配送目标隐私保护算法

针对车联网冷链物流中转与配送目标可被关联的问题,提出一种可有效泛化这种关联,进而保护配送目标的隐私保护算法.基于属性基加密技术,利用车联网中车辆可相互通信这一特点,通过同属性车辆解密建立匿名车辆组;利用匿名车辆组实现关联和配送目标泛化,进而保护配送目标的隐私安全.通过性能分析从理论上证明了安全性和算法效率,利用模拟对比实验,进一步验证了该算法的优越性.     

一种支持快速加密的基于属性加密方案

基于属性加密算法因含有大量耗时的指数运算和双线性对运算,一些方案提出将加密外包给云服务器.然而这些方案并没有给出外包加密在云服务器中的并行计算方法,而且还存在用户保管私钥过多、授权中心生成用户私钥成本过大的问题.针对这些问题,提出一种基于Spark大数据平台的快速加密与共享方案.在该方案中,根据共享访问树的特点设计加密并行化算法,该算法将共享访问树的秘密值分发和叶子节点加密并行化之后交给Spark集群处理,而用户客户端对每个叶子节点仅需要一次指数运算;此外,用户私钥的属性计算也外包给Spark集群,授权中心生成一个用户私钥仅需要4次指数运算,并且用户仅需要保存一个占用空间很小的密钥子项.     

基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案

云存储服务的出现可将文件上传至云服务器,节约了本地的信息存储空间以及管理开销。文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求,但若将加密后的文件上传至云服务器,将失去搜索原文件的能力。因此,可搜索加密技术的出现解决了用户如何在文件不解密的情况下搜索加密数据。目前现有的单关键字可搜索加密方案会产生许多与检索内容不符合的信息,没有考虑数据用户细粒度搜索权限和搜索效率,以及因云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护等问题。针对以上问题,该文提出了基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案。该方案使用多关键字可搜索加密技术实现了加密数据的有效搜索;利用基于属性的加密技术实现加密数据的细粒度访问控制;结合区块链的智能合约技术,经过多笔交易获得搜索结果。并且利用区块链的不可篡改性,满足了方案中相关性质的公平性,保证了在方案中三方的公平性和安全性并进行了相关分析。在随机预言机模型下,基于困难问题假设证明了方案的关键字安全及陷门安全,即所提方案满足在选择关键字攻击下的关键字密文不可区分性安全和陷门不可区分性安全。最后通过数值分析表明该方案在关键字密文生成阶段和关键字搜索阶段具有较高的效率。并展望了在未...     

支持用户权限动态变更的可更新属性加密方案

属性加密在实现云数据细粒度安全共享方面具有较大优势.由于云存储中用户访问权限动态变化,当属性或用户私钥撤销时,数据重加密是保证密文前向安全性的有效方法,但相应的计算开销及数据上传下载的通信开销过大.针对上述问题,提出一种支持用户权限动态变更的可更新属性加密方案(updatable attribute-based encryption scheme supporting dynamic change of user rights, SDCUR-UABE).通过在密文策略属性加密中构造属性及用户版本密钥,在撤销用户属性时只需更新用户私钥对应的转换密钥构件;撤销系统属性时需要更新属性版本密钥来实现对密文密钥部分构件的可替换更新;撤销用户私钥时只需更新用户版本密钥.由此避免了基于数据重加密实现密文更新带来的巨大计算开销及通信开销.此外,在方案构造中利用密钥分割实现数据解密外包来降低用户的解密开销.理论分析及实验验证表明：在保证密文前向安全性的前提下,该方案能够有效解决云存储系统中用户权限动态变更时密文更新的计算效率与通信开销问题,同时减轻了用户解密的计算量.     

云环境下的基于属性和重加密的密钥管理

在云计算环境中如何安全地存储数据是云计算面临的挑战之一。加密是解决云计算中数据存储安全问题最主要的方法,而加密的一个保密性问题是密钥管理。提出了云环境下的基于属性和重加密的密钥管理方案。云服务提供商对不同用户进行重加密时,可以一次为一组用户重加密,从而减少了重加密的个数。数据拥有者可以对组用户生成和发送重加密密钥,而数据请求者可以使用属性集对应的一个密钥解密多个数据拥有者的数据,从而能减少两者的密钥发送量,降低密钥管理的难度,提高方案的效率。最后,对方案的安全性和性能进行了分析     

面向可变用户群体的可搜索属性基加密方案

为解决属性基加密方案中用户撤销繁琐、密文更新计算开销大的问题,提出一种面向可变用户群体的可搜索属性基加密方案.利用二叉树管理撤销列表,当需要撤销用户时,可信中心只要将其加入撤销列表,并通知云服务器更新部分密文,提高了用户撤销的效率.考虑到利用二叉树实现用户撤销会导致系统中用户数量存在上限,当某个二叉树叶结点所代表的用户被撤销后,只要更新二叉树中设置的随机值,其他用户就可以重复使用该结点.基于配对计算为用户提供密文搜索功能,并保证被撤销的用户无法搜索密文.安全性分析表明,该方案在随机谕言模型下满足选择明文不可区分安全性.性能分析和实验数据表明,该方案相比于同类方案,计算开销更小.     

一种适用于广电网的属性基广播加密方案

广电网在战略转型阶段中,协同“云管端”统一布局,规划服务云平台.但是,云的开放使广电网中信息安全无法得到保证.属性基广播加密技术融合了广播加密和属性基加密技术的优点,可将消息安全传送给多个用户的同时实现灵活的密文访问控制,适用于多用户、多服务的广电网.然而,目前属性基广播加密技术中仍存在一些缺陷,如广播密文长度过大、用户私钥数量过多、加解密计算复杂、访问策略不够灵活以及未考虑属性权重等.针对以上不足,提出一种适用于广电网的属性基广播加密方案.方案基于经典的广播加密方案,发送方可自由选择接收用户集,实现了高效的用户撤销;采用权重门限访问结构并引入通配符机制,实现了广播密文长度固定的同时增强了密文访问结构灵活性,权重思想也使方案更符合现实应用场景;引入一种基于中间人的属性基加密技术,同时实现了外包存储和外包解密,有效地降低了私钥存储和计算开销.最后通过安全性分析和实验仿真证明:该方案达到选择明文安全并具有较高效率.     

基于布隆过滤器属性基的多关键词可搜索方案

在云计算环境下,基于属性加密的多关键词可搜索加密能够同时实现对加密数据的访问控制和加密数据可搜索.为提高密文检索效率、降低关键词索引代价,本文提出一种基于布隆过滤器属性基的多关键词搜索方案.首先,对于文件关键词集合,利用布隆过滤器生成对应于关键词集合的固定长度索引向量,从而降低关键词索引的存储复杂度.然后,为防止敌手对...     

采用扩展公钥的云存储广播加密优化方法

基于广播加密的云存储系统受到研究者的关注.然而,基本的广播加密方案不能适应云存储环境中用户和权限的动态变更情况.针对广播加密中密钥管理分发开销大的问题,提出一种扩展公钥的广播加密优化方法,通过保留初始产生公钥时使用的部分私有参数,当用户加入或撤离系统时,使用保留的私有参数产生新的公钥来加密数据.这样,合法用户仍可以使用之前已分发的私钥解密新公钥加密的数据,从而避免了用户动态变化时公钥的频繁变化和密钥的重复分发.通过引入懒惰回收机制,降低了权限变更和密钥定期更新带来的开销.测试结果表明：采用优化方案后,增加用户数量和权限撤销时,系统性能得到较大提高.     

云环境下基于属性的多关键字可搜索加密方案

可搜索加密技术可在不解密数据密文的同时实现密文关键字的检索,很好地保护了数据存储方的隐私.针对目前大多数可搜索加密方案无法支持用户自定义搜索策略的问题,提出了一种安全、高效、可支持任意表达的基于属性可搜索加密方案.该方案首先基于LSSS搜索结构,支持任意合取、析取或单调布尔表达式的多关键字搜索策略,用户使用私钥为LSS...