条件型非对称跨加密系统的代理重加密方案

为了减轻云应用中移动设备解密的负担,利用基于身份的广播加密（IBBE）、基于身份的加密（IBE）、基于身份的条件型广播代理重加密方案,提出了多条件型非对称跨加密系统的代理重加密方案。该方案允许发送方将信息加密成IBBE密文,一次性发送给多个接收方,其中任一接收方又可以授权给代理者一个多条件型的重加密密钥,代理者利用该多条件型重加密密钥,能将符合多个条件的原始密文重加密成一个新的接收方可以解密的IBE密文。该方案实现了从IBBE加密系统到IBE加密系统的非对称代理重加密,而且代理者可以根据条件将最初的原始密文进行重加密,避免了不需要进行重加密的原始密文被代理者重加密,提高了代理者重加密的效率,同时节约了接收方获悉正确明文的时间。     

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。     

移动云计算中基于身份的轻量级加密方案

针对移动云计算中数据安全和移动用户的隐私保护问题,结合在线离线和外包解密技术,对基于身份加密机制（IBE）中加密和解密算法进行扩展,提出了一种可外包解密的基于身份在线离线加密方案,并证明其安全性,构造出适合于移动云计算环境中轻量级设备保护隐私数据的方案。为了减少移动终端运行IBE的加密和解密开销,利用在线离线技术将IBE的加密分解为离线和在线两个阶段,使得移动设备仅需执行少量简单计算即可生成密文;在此基础上,利用外包解密技术,修改IBE的密钥生成算法和解密算法,增加一个密文转化算法,将解密的大部分复杂计算外包给云服务器,移动设备仅计算一个幂乘运算即可获得明文。与现有IBE方案的性能相比,该方案具有较少的加解密开销,适合于轻量级移动设备。     

可外包解密和成员撤销的身份基加密方案

针对可撤销成员的身份基加密（RIBE）方案中密钥更新效率较低,且解密的工作量较大,难以应用于轻量级设备的问题,提出了一个可外包解密和成员撤销的身份基加密方案（RIBE-OD）。首先,生成一个完全二叉树,为这棵树的每个节点指定一个一次多项式。然后,将基于指数逆模式构造的身份基加密（IBE）方案和完全子树方法相结合,利用该一次多项式计算所有用户的私钥和未撤销用户的更新密钥,撤销用户因不能获得与之匹配的更新密钥而失去解密能力。其次,利用外包解密技术修改密钥生成算法,增加密文转换算法,从而将大部分解密运算量安全外包给云服务器,轻量级设备仅需少量运算即可解密密文。最后,基于判定双线性Diffie-Hellman逆转（DBDHI）假设,证明了所提方案的安全性。与BGK方案相比,该方案的密钥更新效率提高了85.7%,轻量级设备的解密过程减少到一个椭圆曲线指数运算,非常适合于轻量级设备解密密文。     

一种无密钥托管的基于身份的在线/离线加密方案

随着基于身份的加密算法发展研究,在线/离线技术被认为是一个可以有效提升密钥生成和加密时计算效率的方法。在离线时,很大比例的运算可在明确加密消息和接收方的身份之前完成。当在线时,方案只需要少量的计算便可完成密钥生成和加密。本文提出了一种高效的基于身份的在线/离线加密方案,首次使用可选择公用外包密钥生成中心（Outsourced key generator,OKG）,解决了之前PKG可单独解密出任意密文的密钥托管问题。在本文的方案中,除非私钥生成中心（Private key generator,PKG）与OKG合谋,否则PKG和OKG都不能单独解密出密文消息。在基于身份的在线/离线加密系统建立之后,用户也可根据对所属PKG的信任程度选择是否使用公用OKG,而不需要PKG重新初始化。方案为减少用户的解密计算代价,可扩展支持云外包解密,解密算法中的大部分运算可以外包给云完成。除此之外,对比于其他现行方案,本方案在密钥生成算法中也可采取在线/离线技术。论文在随机预言机模型下,证明了本文的方案在弱l-BDHI假设下是IND-ID-CPA安全的。最后的效率分析表明本文的方案在计算复杂度和存储开销方面都具有优势。     

基于身份加密体系IBE的软件实现

在可实现的基于身份加密体系IBE(Identity-Based Encryption)中,椭圆曲线上的双线性对可用于IBE加解密算法的构造。目前尚无关于IBE加密体系软件实现中Tate对的计算及化简的研究。针对这一事实,提出一种基于软件实现的IBE体系架构。从算法层次深入研究了BF-IBE加密方案的加解密流程以及椭圆曲线上双线性对Tate对的计算方法,完成了BF-IBE中Tate对的化简,在Windows VC++6.0软件环境下实现了IBE加解密运算。     

网格中基于分层的身份加密系统研究

研究了当前网格安全发展的现状,分析了身份加密(IBE)和公钥加密（PKE）算法的优缺点,从网格计算的特点和发展出发,提出了一个分层的基于身份的网格加密系统方案,并对其安全性和效率进行了分析。     

BGN-型类同态IBE方案的构造与分析

基于身份的公钥密码体制(IBE)与传统的公钥密码体制不同,在IBE中用户公钥是与用户身份相关的可识别的一串字符,这就为加密后的数据提供了更灵活的访问控制。BGN是2005年提出的一种类同态加密方案,该方案能对密文进行任意次加法和一次乘法运算,但是并不是一种IBE方案。为得到类同态的IBE方案,以满足网络中对身份类加密体制的需求,在BGN方案的基础上,基于二次剩余假设和子群判定问题构造了一种新的具有类同态性质的IBSHE加密方案,在随机预言机模型下证明了该方案的CPA安全性。     

基于双线性对的代理签名在移动代理中的应用

基于双线性对的代理签名将IBE（Identity Based Encryption）的优势得以体现的同时具有了代理签名的功能.移动代理是一个自主性的软件实体,它可以在不同的执行环境中执行,适用于窄带宽和非同步连接,移动用户可以授权移动代理在网上搜索适合的产品或服务.由于移动代理的这一特性,人们很早就将代理签名应用其中.但是由于PKI（Public Key Infrastructure）的一些局限性,使得移动代理的效率不高,该文应用基于身份加密的代理签名方案来解决这个问题.     

新型安全电子邮件加密系统的设计与实现

基于身份公钥加密是一种以用户的身份标识符作为公钥的新型加密体制。本文首先介绍基于身份的公钥加密方案(IBE),给出IBE安全加密体制的基本框架结构与工作原理;设计了一个IBE密钥管理方案,实现IBE公钥和私钥的安全分发;提出了一套基于IBE的安全电子邮件系统,开发了一个PKG密钥服务器和Outlook邮件客户端加密插件,并实现IBE密钥管理方案;最后讨论了IBE邮件加密系统的安全问题。     

基于身份的受控文档透明加解密方案

针对日益严峻的文档安全形势,为了更好地保护受控文档,将基于身份的加密机制与透明加密(OTFE)技术相结合,提出基于身份的受控文档透明加解密方案。采用文件系统过滤驱动技术监控程序对受控文档的操作,并使用基于身份的加密机制执行加解密操作。特别地,提出将原始密文耦合后分块存储的新算法,使得敌手不可能获取完整密文进而恢复出原始明文。从系统层面和算法层面对方案进行了详细描述,安全分析表明该方案能有效地保护受控文档。     

基于容错学习的GSW-型全同态层次型IBE方案

针对传统的基于身份的加密（IBE）方案不能够对密文直接进行计算这一功能上的缺陷,提出了一个新的IBE方案。该方案利用Gentry等提出的同态转化机制,结合Agrawal等构造的层次型IBE方案,构造了一个具有全同态性质的层次型IBE方案。与Gentry等提出的全同态加密（GSW）方案(GENTRY C,SAHAI A,WATERS B. Homomorphic encryption from learning with errors:conceptually-simpler,asymptotically-faster,attribute-based. CRYPTO 2013:Proceedings of the 33rd Annual Cryptology Conference on Advances in Cryptology. Berlin:Springer,2013:75-92)和Clear等提出的全同态IBE（CM）方案(CLEAR M,MCGOLDRICK C. Bootstrappable identity-based fully homomorphic encryption. CANS 2014:Proceedings of 13th International Conference on Cryptology and Network Security. Berlin:Springer,2014:1-19)相比,该方案构造方法更加自然,空间复杂度由立方级降低到平方级,效率更高。在当前云计算背景下,有助于基于容错学习（LWE）的全同态加密方案从理论向实践转化。通过性能分析并在随机预言机模型下验证了所提方案具有完全安全下的选择明文攻击（IND-ID-CPA）安全性。     

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。     

自适应安全的带关键字搜索的外包属性基加密方案

为同时解决属性基加密（ABE）方案的计算成本过高和云服务器中数据查找效率低下的问题,提出了一种带关键字搜索的外包属性基加密（OABE-KS）方案。首先,使用外包计算技术将加解密用户的本地计算成本降低到常量级;然后,由加密用户和解密用户分别生成对应关键字的索引和陷门,并由云服务器为其进行匹配,在此之后云服务器会将匹配成功的结果返回给解密用户。在合数阶群下证明了所提方案是自适应安全的。根据实验分析可知,属性数量从10个到100个变化的过程中,该方案各个阶段的运行时间基本不变,可见该方案在各个阶段的运行时间不随属性数量的变化而变化。实验结果表明,该方案适合应用在资源受限的设备上,使其在实际应用中不受属性数量变化的影响。     

面向边缘计算的属性加密方案

传统云环境下的属性加密方案在判定用户访问权限时通常仅依据年龄和职业等用户常规属性,而忽视了访问时间和位置的约束问题。为较好满足边缘计算的实时性和移动性需求,提出一种支持时间与位置约束的多授权外包属性加密方案。通过将时间域与位置域信息同时引入属性加密过程,实现更细粒度的访问控制。采用多授权机构共同管理属性信息,解决单授权机构的性能瓶颈问题,满足用户跨域访问需求。针对边缘计算中移动终端资源受限问题,将大部分解密计算外包至边缘节点,减轻移动终端设备负担。分析结果表明,在边缘计算环境下,该方案以较低的计算和存储开销实现了具有时间和位置约束的访问控制,并且可有效保障用户数据安全。     

智慧健康中基于属性的访问控制方案

针对智慧健康（S-health）中个人健康档案（PHR）的隐私保护问题,提出了一种外包解密可验证并可代理的基于属性的访问控制方案。首先,利用密文策略属性基加密（CP-ABE）方法,实现PHR的细粒度访问控制;其次,通过将复杂的解密计算外包至云服务器,并利用授权机构来验证云服务器返回的部分解密密文（PDC）的正确性;然后,基于代理方法,受限用户可将外包解密及验证委托给第三方用户执行而不泄露隐私;最后,在标准模型下证明了方案的自适应安全性。理论分析结果表明,用户端解密仅需执行一次指数运算,该方案具有较强的安全性与实用性。     

基于云雾计算的可追踪可撤销密文策略属性基加密方案

针对资源受限的边缘设备在属性基加密中存在的解密工作开销较大,以及缺乏有效的用户追踪与撤销的问题,提出了一种支持云雾计算的可追踪可撤销的密文策略属性基加密（CP-ABE）方案。首先,通过对雾节点的引入,使得密文存储、外包解密等工作能够放在距离用户更近的雾节点进行,这样既有效地保护了用户的隐私数据,又减少了用户的计算开销;其次,针对属性基加密系统中用户权限变更、用户有意或无意地泄露自己密钥等行为,加入了用户的追踪和撤销功能;最后,通过算法追踪到做出上述行为的恶意用户身份后,将该用户加入撤销列表,从而取消该用户访问权限。性能分析表明,所提方案用户端的解密开销降低至一次乘法运算和一次指数运算,能够为用户节省大量带宽与解密时间,且该方案支持恶意用户的追踪与撤销。因此所提方案适用于云雾环境下计算资源受限设备的数据共享。