基于多授权中心的CP-ABE属性撤销方案

直接将密文属性基加密（CP-ABE）运用于云环境中，将造成云访问控制的安全和计算开销问题。为此，提出一种支持多授权中心的属性撤销方案（RMCP-ABE），通过采用逻辑二叉树和每属性代理重加密等方法，保证了属性撤销过程中的安全性，属性撤销的即时性、灵活性和细粒度，降低了数据属主的计算开销。方案引入了多授权中心模型，避免授权中心被攻破或者合谋的威胁，并提高了运行效率。安全性和实验分析表明，该算法安全性与传统CP-ABE算法一致，同时与其他属性撤销方案相比开销更低。     

云存储中基于代理重加密的CP-ABE访问控制方案

针对云存储中基于密文策略的属性加密（CP-ABE）访问控制方案存在用户解密开销较大的问题,提出了一种基于代理重加密的CP-ABE （CP-ABE-BPRE）方案,并对密钥的生成方法进行了改进。此方案包含五个组成部分,分别是可信任密钥授权、数据属主、云服务提供商、代理解密服务器和数据访问者,其中云服务器对数据进行重加密,代理解密服务器完成大部分的解密计算。方案能够有效地降低用户的解密开销,在保证数据细粒度访问控制的同时还支持用户属性的直接撤销,并解决了传统CP-ABE方案中因用户私钥被非法盗取带来的数据泄露问题。与其他CP-ABE方案比较,此方案对访问云数据的用户在解密性能方面具有较好的优势。     

一种支持分级用户访问的文件分层CP-ABE方案

文件分层的密文策略基于属性的加密（FH-CP-ABE）方案实现了同一访问策略的多层次文件加密,节省了加解密的计算开销和密文的存储开销.然而,目前的文件分层CP-ABE方案不支持分级用户访问,且存在越权访问的问题.为此,提出一种支持分级用户访问的文件分层CP-ABE方案.在所提方案中,通过构造分级用户访问树,并重新构造密文子项以支持分级用户的访问需求,同时消除用户进行越权访问的可能性.安全性分析表明,所提方案能够抵御选择明文攻击.理论分析和实验分析均表明,与相关方案相比,所提方案在计算和存储方面具有更高的效率.     

支持属性撤销的可验证外包的多授权属性加密方案

针对云存储中基于多授权属性加密（MA-ABE）访问控制方案存在数据使用者解密开销大,同时缺乏有效属性撤销的问题,提出了一种支持属性撤销的可验证外包的多授权属性加密方案。首先,利用可验证外包技术,降低数据使用者的解密开销,同时验证数据的完整性。然后,利用双线性映射保护访问策略,防止数据拥有者身份泄露。最后,利用每个属性的版本密钥实现立即的属性撤销。安全性分析表明所提方案在标准模型中判定性的q双线性Diffie-Hellman指数假设下是安全的,同时满足了前向安全性和抗合谋攻击。性能分析表明所提方案在功能性和计算开销两方面都具有较好的优势,因此所提方案更适用于云存储下多授权属性加密环境。     

云存储环境下支持策略变更的CP-ABE方案

近年来,CP-ABE作为适用于云存储环境的访问控制机制,成为研究热点。由于现有的基于CP-ABE的访问控制方案在云存储环境下不支持系统属性灵活变更,利用云存储服务提供者的存储及计算资源优势,基于AB-ACER方案提出了支持系统属性灵活撤销及恢复的云存储访问控制方案。该方案通过引入虚拟属性来支持云存储环境下访问策略属性的撤销及恢复,且仅由存储服务提供者进行少量的重加密计算。安全及性能分析表明,该方案不仅支持数据属主访问策略的灵活变更,还保持了原有方案的安全性及细粒度访问控制,同时大大降低了数据属主的计算开销。     

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。     

雾计算中支持计算外包的访问控制方案

在雾计算中,基于密文策略属性加密（Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption,CP-ABE）技术被广泛用于解决数据的细粒度访问控制问题,然而其中的加解密计算给资源有限的物联网设备带来沉重的负担。提出一种改进的支持计算外包的多授权CP-ABE访问控制方案,将部分加解密计算从物联网设备外包给临近的雾节点,在实现数据细粒度访问控制的同时减少物联网设备的计算开销,适用于实际的物联网应用场景。从理论和实验两方面对所提方案的效率与功能进行分析,分析结果表明所提方案具有较高的系统效率和实用价值。     

基于动态信用等级的密文访问控制方案

针对属性基加密机制（ABE）在移动互联网环境中计算开销较大且不够灵活的问题,提出了一种基于动态信用等级的密文策略属性基加密（CP-ABE）方案。首先,该方案引入"信用等级"属性用来标识用户的"信用"并以此划分用户等级,高"信用等级"用户仅需常数级的计算开销即可解密;同时,中央授权中心（CA）在设定的时间阈值评估用户的访问行为并动态更新用户的"信用等级",更新算法避免私钥的完全重新生成。理论分析和实验结果表明,随着高"信用等级"用户占比升高,所提方案系统总时间开销不断减少,最终达到稳定并优于传统方案。该方案在保证安全性的前提下,总体上提高了移动互联网环境中访问控制的效率。     

支持撤销属性的CP-ABE密钥更新方法

在现有云存储的密文策略属性加密方案（CP-ABE）中,大多只考虑用户的计算开销,而忽略了属性授权中心在更新密钥的时候所消耗的大量计算资源。针对该问题提出了一种基于CP-ABE的支持细粒度属性撤销的密钥更新方法。首先属性授权中心创建用户撤销列表以及属性密钥撤销列表,然后利用区块链公开、安全、可验证等相关特性来存储撤销列表等数据。最后系统根据这些数据在用户请求密文时更新其属性密钥,即将密钥频繁变更转为按需单次变更从而减少属性授权中心在一定时间段内大量的计算。同时,通过引入可验证外包的方法确保用户解密的正确性以及低廉的开销。理论分析验证了方案的安全性以及密文加解密的高效性,并通过仿真实验与其他方案比较验证了方案在单次系统属性撤销方面也具备着高效的性能。     

基于密文策略属性基加密算法的云存储数据更新方法

针对云计算数据易遭非法窃取和恶意篡改问题,提出一种支持动态更新操作的密文策略的属性基加密方案（DU-CPABE）。首先利用线性分割思想将数据分成固定大小的数据块,然后采用密文策略属性基加密（CP-ABE）算法对各数据块进行加密,最后提出一种Address-Merkle Hash Tree（A-MHT）搜索树结构,借助A-MHT快速定位数据块实现云服务器中数据动态更新。经理论分析验证了方案的安全性,而且在理想信道中的仿真实验结果显示,在更新次数为5时,此方案相比CP-ABE方案的数据更新时间开销平均下降幅度为14.6%。实验结果表明：DU-CPABE方案在云计算服务中数据动态更新这一过程能够有效地减小数据更新的时间开销,同时降低系统开销。     

基于属性的BGN型密文解密外包方案

云计算的安全问题是制约其发展的关键瓶颈,其中对云计算结果的访问控制是当前研究的一个热点。在经典的类同态BGN方案基础上,结合CP-ABE（Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption）型密文解密外包设计,构造了基于属性的BGN型密文解密外包方案,部分密文的解密被外包到云上进行,减小了用户的存储开销与计算开销,并且只有用户属性满足访问策略时,才会得到正确的解密结果。与现有的基于属性的外包方案相比,新方案能对密文进行任意次加法同态和一次乘法同态操作。最后,分析了方案的安全性。所提方案在子群判定问题假设下达到语义安全,在随机预言机模型下满足属性安全。     

可防止无关属性干扰的属性基加密方案

为了提高属性基加密中访问结构的表达能力,同时避免访问结构中无关属性干扰,提出了一种基于简化有序二元决策图（ROBDD）访问结构的CP-ABE方案。该方案中ROBDD访问结构可有效表达具有复杂访问逻辑的访问策略,并可防止无关属性干扰,提高了加密速度。通过RSA属性认证机制进行ROBDD非叶子节点中属性认证,实现了抗串谋攻击和对用户属性集的保护。使用ROBDD中有效路径特征值和加密参数创建多项式,任何有效路径特征值经过多项式计算均可得到加密参数,降低了密文存储开销。该方案实现了用户撤销、用户属性撤销和系统属性撤销。性能分析和实验仿真表明,所提方案有更高的加解密效率,更低的密文存储开销。     

区块链中可验证外包解密的匿名属性加密方案

属性加密是云计算环境下实现数据机密性和细粒度访问控制的关键技术。然而,一般的属性加密方案中存在访问策略敏感信息泄露、解密成本高、属性授权机构权力过大等问题。为了解决上述问题,提出一种基于区块链的可验证外包解密的匿名属性加密方案。该方案使用策略隐藏保护敏感属性信息,通过两方共同生成完整属性密钥,在解密前进行属性匹配操作。利用区块链不可篡改性存储验证参数存储对第三方外包解密结果进行正确性验证,并使用区块链生成、存储属性证书。在随机谕言模型下证明了选择性密文策略和选择明文攻击的安全性,并与其他方案进行功能、通信开销对比,使用PBC Go密码学库对方案进行仿真,仿真结果表明该方案可以有效地减少用户解密开销。     

高效且可验证的多授权机构属性基加密方案

移动云计算对于移动应用程序来说是一种革命性的计算模式,其原理是把数据存储及计算能力从移动终端设备转移到资源丰富及计算能力强的云服务器.但是这种转移也引起了一些安全问题,例如,数据的安全存储、细粒度访问控制及用户的匿名性.虽然已有的多授权机构属性基加密云存储数据的访问控制方案,可以实现云存储数据的保密性及细粒度访问控制;但其在加密和解密阶段要花费很大的计算开销,不适合直接应用于电力资源有限的移动设备;另外,虽然可以通过外包解密的方式,减少解密计算的开销,但其通常是把解密外包给不完全可信的第三方,其并不能完全保证解密的正确性.针对以上挑战,本文提出了一种高效的可验证的多授权机构属性基加密方案,该方案不仅可以降低加密解密的计算开销,同时可以验证外包解密的正确性并且保护用户隐私.最后,安全分析和仿真实验表明了方案的安全性和高效性.     

Removing escrow from ciphertext policy attribute-based encryption

Attribute-based encryption (ABE) is a promising cryptographic primitive for fine-grained access control of distributed data. In ciphertext policy attribute-based encryption (CP-ABE), each user is associated with a set of attributes and data are encrypted with access policies on attributes. A user is able to decrypt a ciphertext if and only if his attributes satisfy the access policy embedded in the ciphertext. However, key escrow is inherent in ABE systems. A curious key generation center in that construction has the power to decrypt every ciphertext. We found that most of the existing ABE schemes depending on a single key authority suffer from the key escrow problem. In this study, we propose a novel CP-ABE key issuing architecture that solves the key escrow problem. The proposed scheme separates the power of issuing user keys into two parties: the key generation center and the attribute authority. In the proposed construction, the key generation center and the attribute authority issue different parts of secret key components to users through a secure two-party computation protocol such that none of them can determine the whole set of keys of users individually. We demonstrate how the proposed key issuing protocol can be applied in the existing CP-ABE scheme and resolve the key escrow problem.     

可追责和完全可验证外包解密CP-ABE方案

在密文策略属性加密方案（CP-ABE）中,解密密钥定义在多个用户共享的属性上,任何私钥无法追溯到原有密钥的所有者,恶意用户可能为了经济利益泄露他们的解密权限给第三方,并且不会被发现。另外,大多数现有CP-ABE方案的解密成本和密文大小随访问结构的复杂程度呈线性增长。上述问题严重限制了CP-ABE的应用。为此,通过定义追责列表来追溯故意泄露密钥的用户,通过外包运算降低解密运算成本,提出一个可追责和完全可验证外包解密的CP-ABE方案。该方案可以同时检查授权用户和非授权用户转换密文结果的正确性,而且支持任意单调访问结构,可追责性不会给其他安全性带来任何影响。最后在标准模型中证明了该方案是选择明文攻击（CPA）安全的。     

基于密文策略属性基加密系统访问机制的缓存替换策略

为提高基于密文策略属性基加密（CP-ABE）系统的数据缓存性能,针对CP-ABE加密的数据,提出一种有效的缓存替换算法--最小属性价值（MAV）算法。该算法结合CP-ABE加密文件的访问策略并统计高频属性值的个数,利用余弦相似度方法和高频属性值统计表来计算属性相似度;同时结合属性相似度和文件大小计算缓存文件的属性值价值,并替换属性值价值最小的文件。在与最近最少使用（LRU）、最不经常使用（LFU）、Size缓存替换算法的对比实验中,针对CP-ABE加密后的数据,MAV算法在提高加密文件请求命中率和字节命中率方面具有更好的性能。