面向公有云的支持快速解密的CP-ABE方案

现有的密文策略基于属性加密CP-ABE(ciphertext-policyattribute-basedencryption)算法普遍在解密时存在计算量过大、计算时间过长的问题,该问题造成CP-ABE难以应用和实施.针对该问题,将计算外包引入到方案的设计之中,提出一种面向公有云的基于Spark大数据平台的CP-ABE快速解密方案.在该方案中,专门根据CP-ABE的解密特点设计了解密并行化算法;利用并行化算法,将计算量较大的叶子节点解密和根节点解密并行化;之后,将并行化任务交给Spark集群进行处理.计算外包使得绝大多数解密工作由云服务器完成,用户客户端只需进行一次指数运算;而并行化处理则提高了解密速度.安全性分析表明,所提出的方案在一般群模型和随机预言模型下能对抗选择明文攻击.     

面向物联网数据安全共享的属性基加密方案

物联网的发展一直面临着严峻的安全威胁和挑战,而物联网数据的安全共享及细粒度访问控制是其急需应对的安全问题之一.针对该问题,提出一种面向物联网数据安全共享的访问结构隐藏的属性基加密方案.该方案在保证数据隐私的情况下,能够实现密文数据的细粒度访问控制.首先提出一种将身份加密方案(identity-based encryption, IBE)转换为支持多值属性与门的密文策略属性基加密方案(ciphertext-policy attribute-based encryption, CP-ABE)的通用转换方法,并且转换后的CP-ABE能够继承IBE的特征.然后基于该转换方法将Wee提出的接收者匿名IBE方案转换为访问结构隐藏的CP-ABE方案,实现了密文、用户私钥、公钥和主私钥长度恒定,且解密只需一个双线对运算.而后将该CP-ABE方案应用于物联网中的智慧医疗应用场景,并给出应用的系统模型及步骤.最后,理论分析与实验结果表明所提方案在实现访问结构隐藏时,在计算效率、存储负担及安全性方面具有优势,在实际应用于物联网环境时更加高效和安全.     

云环境下多用户文件共享方案

随着云存储技术的迅猛发展,越来越多的用户利用云存储服务将本地文件存储转移到云端实现与多个用户的文件共享.针对云环境下多个用户共享同一文件时存在不同访问权限的问题,提出了一种高效的云环境下多用户文件共享方案.新方案基于Elgamal加密系统和代理重加密技术,实现了文件拥有者只需对共享文件加密一次就能够使共享用户访问不同内容的目标.和现有方案相比,新方案的优势体现在：在保证密文生成存储空间不变的同时,文件拥有者对共享文件加密的计算量只与文件块数的指数加密运算呈线性增长关系;共享用户解密文件时只需线性次数的指数解密运算就可以访问各自不同的文件内容.分析表明,新方案更加适合云计算环境的特点,即云服务提供商可以为瘦客户端用户提供无穷的计算和存储能力.     

一种支持属性撤销的外包属性加密方案

针对传统基于密文策略的属性加密方案在密钥生成、密文解密和属性撤销阶段计算开销大的问题,提出一种具有属性撤销功能的外包属性加密方案。在加密过程中使用线性秘密共享机制作为访问结构,将密钥生成和密文解密的部分计算外包,通过为每个用户的私钥设置版本号实现用户属性的撤销,同时证明方案在可重复的选择密文攻击下是安全的。实验结果表明,该方案的计算开销较低,并且能较好地实现密文策略的属性撤销功能。     

云计算中基于可转换代理签密的可证安全的认证协议

云用户与公有云之间的双向认证是云计算中用户访问公有云的重要前提.2011年,Juang等首次提出了云计算环境下采用代理签名的认证协议,其优点是用户只需到私有云中注册,然后在私有云的帮助下通过公有云的认证.但是,该方案存在3个缺陷:1)为保护用户的隐私,每次会话都需更新用户公钥;2)当私有云中的许多用户同时登录不同的公有云时,私有云会遭遇网络拥堵;3)用户的私有云与访问的公有云之间需要预先共享秘密.为弥补上述不足,提出了一种保护用户隐私的可证安全的可转换代理签密方案,基于该方案设计了一种一轮云计算认证协议.新方案的优点在于用户向私有云注册后,就能通过公有云的认证,而不需要私有云的帮助,并且它还能保护用户的隐私性、抗抵赖性.协议不需要在每次会话开始前更新用户公钥,同时私有云与访问的公有云之间不再需要预先共享秘密.在随机谕言机模型下证明了新协议的安全性,并且比较说明新协议在效率方面优于Juang等的协议.     

标准模型下的灵活细粒度授权密文一致性检测方案

密文一致性检测公钥加密方案是一种检测者能够在无需解密密文的情况下检测一对密文的一致性,即该对密文解密所得明文是否一致的公钥加密方案.已有工作中提及的细粒度授权方案和灵活授权方案在授权粒度方面对密文一致性检测公钥加密方案的功能性进行了改进：细粒度授权方案允许2名用户生成专用于检测这2名用户的所有密文的一致性的令牌.灵活授权方案则将令牌的授权客体从用户级别拓展至指定密文级别.2种方案拥有各自的应用场景且在功能性方面互不包含.因此提出灵活细粒度授权密文一致性检测公钥加密方案.与已有方案相比,该方案在计算效率和参数大小方面相当,并具备适应性选择密文攻击安全性、细粒度授权安全性.该方案兼具细粒度授权特性与灵活细粒度特性.同时,对比依赖预言机模型的已有相关方案,其安全性证明基于标准模型之上.     

抗拜占庭攻击的隐私保护联邦学习

联邦学习是一种隐私保护的分布式机器学习框架,可以让各方参与者在不披露本地数据的前提下共建模型.然而,联邦学习仍然面临拜占庭攻击和用户隐私泄漏等威胁.现有研究结合鲁棒聚合规则和安全计算技术以同时应对上述安全威胁,但是这些方案难以兼顾模型鲁棒性与计算高效性.针对此问题,本文提出一种抗拜占庭攻击的隐私保护联邦学习框架Sec FedDMC,在保护用户数据隐私的条件下实现高效的拜占庭攻击检测与防御.基础方案Fed DMC采用“先降维后聚类”的策略,设计了高效精准的恶意客户端检测方法.此外,该方法利用的随机主成分分析降维技术和K-均值聚类技术主要由线性运算构成,从而优化了算法在安全计算环境中的适用性.针对基础方案存在的用户数据隐私泄露问题,提出了基于安全多方计算技术的隐私增强方案Sec FedDMC.基于轻量级加法秘密分享技术,设计安全的正交三角分解协议和安全的特征分解协议,从而构建双服务器模型下隐私保护的拜占庭鲁棒联邦学习方案,以保护模型训练和拜占庭节点识别过程中的用户隐私.经实验验证,Sec FedDMC在保护用户隐私的前提下,可以高效准确地识别拜占庭攻击节点,具有较好的鲁棒性.其中,本方案与...     

云中可动态更新的属性基代理重加密方案

代理重加密是在保证重加密授权者私钥安全的前提下进行密文转换的操作,实现了云中数据的动态共享。而在基于属性的代理重加密方案中,其代理方可以在不泄露明文数据的前提下,将访问策略下的密文经过重加密转换为不同的访问策略下的密文,完成密态数据的安全外包计算。现有的属性代理重加密方案只是实现了密文策略的更新变换,存在着实用性低,计算量大等缺点。为了满足用户权限的动态更新,以及传统属性加密体制中用户离线后不能向他人提供解密能力的问题,本文提出了一种云中可动态更新的属性基代理重加密方案。通过在系统公开参数中加入用户集合信息并利用属性撤销技术,分别实现了用户集合与属性集合的动态更新,以保证用户权限的动态更新,并且该方案满足单向性、非交互性、非传递性、非转移性和可验证性等特点。此外,利用离线加密技术将加密操作分成两步实现,大量的辅助计算在离线阶段进行,降低了用户客户端在线加密的计算开销。同时,受理者可以对代理重加密密文进行验证操作,避免数据遭受第三方破坏。安全性方面,在标准模型和判定性q阶双线性Diffie-Hellman假设下,证明了本方案具有选择明文攻击下的密文不可区分性且可抵抗同谋攻击。最后,通过效...     

新的对抗全局窃听的安全网络编码方案

现有的对抗全局窃听攻击的安全网络编码方案存在引入了带宽开销、导致了很高的计算复杂度的问题,为了降低带宽开销并且提升实际编码效率,提出了一种新的对抗全局窃听的安全网络编码方案。对于编码域大小为q的网络编码,该方案利用密钥生成两个长度为q的置换序列,并利用置换序列对信源消息进行混合和替换,从而实现对抗全局窃听攻击。该方案只需在信源节点对信源消息进行加密,在中间节点不需作任何改变。由于该方案加密算法简单、编码复杂度低并且不需要预编码操作,因此该方案没有引入带宽开销且具有较高的实际编码效率。分析结果表明该方案不但可以抵抗唯密文攻击,对于已知明文攻击也有很好的抵抗效果。     

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.     

抗关键词猜测攻击的可搜索公钥加密方案

已有带关键词搜索的公钥加密方案和无安全信道的带关键词搜索的公钥加密方案存在关键词猜测攻击的安全性缺陷。针对这一问题,提出了一个无安全信道无指定服务器的带关键词搜索的公钥加密方案框架。该框架不仅具有无安全信道和无指定服务器的优点,而且有效解决了关键词猜测攻击的问题。基于该框架,构造了一个高效基于双线性对的无安全信道无指定服务器的带关键词搜索的公钥加密方案,并在标准模型中严格证明了该方案满足适应性选择关键词攻击下的关键词密文不可区分安全性和关键词陷门不可区分安全性。与已有的一些带关键词搜索的公钥加密方案和无安全信道的带关键词搜索的公钥加密方案相对比,该方案不仅具有优良的特性,而且在计算效率和通信代价上具有明显的优势。     

云存储环境下基于时释性加密的CP-ABE方案

云存储是未来存储业务的发展方向,数据安全是云存储客户的首要关切.密文策略属性加密(CP-ABE)算法允许数据拥有者将访问策略嵌入密文中,并结合数据访问者的密钥实施访问控制,特别适合云存储环境,但CP-ABE不支持与时间相关的访问控制.本文提出基于时释性加密的CP-ABE方案,通过在CP-ABE中融入时释性加密(TRE)机制来实现带有时间控制的密文共享,允许数据拥有者基于用户属性和访问时间制定更加灵活的访问策略.论文通过安全分析表明,该方案能够抵抗来自用户、云存储平台和授权机构的非法访问、非法用户的串谋攻击以及选择明文攻击.     

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.     

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.     

Efficient ID-Based Multi-Decrypter Encryption with Short Ciphertexts

Multi-decrypter encryption is a typical application in multi-user cryptographic branches. In multi-decrypter encryption, a message is encrypted under multiple decrypters＇ public keys in the way that only when all the decrypters cooperate, can the message be read. However, trivial implementation of multi-decrypter encryption using standard approaches leads to heavy computation costs and long ciphertext which grows as the receiver group expands. This consumes much precious bandwidth in wireless environment, such as mobile ad hoc network. In this paper, we propose an efficient identity based multi-decrypter encryption scheme, which needs only one or zero （if precomputed） pairing computation and the ciphertext contains only three group elements no matter how many the receivers are. Moreover, we give a formal security definition for the scheme, and prove the scheme to be chosen ciphertext secure in the random oracle model, and discuss how to modify the scheme to resist chosen ciphertext attack.     

云计算多授权中心CP-ABE代理重加密方案

代理重加密技术可使代理在不知道明文的条件下实现密文访问策略转换,这使代理重加密成为用户之间进行数据分享的重要技术。然而,代理重加密方案大多数是在单授权中心下构建的,存在授权机构权限大、易出现性能瓶颈和用户的计算开销大等问题。同时,大多数方案不满足代理重加密应具备的5个基本特性：单向性、可控性、非交互性、可重复性与可验证性。为解决以上问题,提出支持重复可控特性的云计算多授权中心CP-ABE(ciphertext-policy attribute-based encryption)代理重加密方案。在密文策略属性加密方案的基础上,引入代理加密和代理解密服务器从而减小用户客户端的计算开销,设置多个属性授权中心来分散中央机构权限。对代理重加密技术进行改进：在重加密密钥中设置随机因子和密文子项来实现单向性和可控性;设置的重加密密钥由客户端独立生成,不需要其他服务器参与,可实现非交互性,即可在数据拥有者为不在线状态时也可以进行数据分享;在初始密文中设置密文子项,对其多次加密即可实现重复性;在初始密文中设置验证子项,用户可验证外包以及重加密结果正确与否。通过与其他方案对比发现,所提方案的用户客户端计算...     

支持属性撤销的可追踪外包属性加密方案

属性基加密是一种能够对云服务器中数据实现细粒度访问控制的新型公钥加密方法,但是属性基加密中密钥分配、数据加密和解密过程的计算开销过大,给资源受限的用户造成很大的计算负担.为解决该问题,构造了一个将密钥分配与解密工作外包给云服务器的支持属性撤销的属性加密方案,同时该方案可验证外包计算的正确性.该方案使用线上/线下加密,既有效保护用户数据的隐私性,又减少用户的计算开销,提升方案运行效率;其次方案中使用树形访问策略,以提供更加细粒度的访问控制;同时利用重加密的方法实现细粒度的属性撤销,通过生成重加密密钥更新属性与密文,间接撤销单个属性;最后将用户身份嵌入密钥,达到用户可追踪的性质,并在标准模型下证明该方案是选择明文的不可区分安全性.     

可追责并解决密钥托管问题的属性基加密方案

属性基加密(attribute-based encryption, ABE)用于对存储在第三方的加密数据的细粒度共享. 在ABE中：1)由于密钥不包含用户的身份信息,用户可以共享他/她的密钥而不被发现;2)密钥生成中心(key generation center, KGC)可以生成带有任意属性集或访问结构的密钥;3)KGC可以用它的主密钥解密任意的密文.这3类问题的存在,使得使用ABE的系统中的数据面临极大的安全挑战.提出一个可追责并解决密钥托管问题的属性基加密方案(accountable key-policy attribute-based encryption scheme without key escrow, WoKE-AKP-ABE),包含2个机构：KGC和属性机构(attribute authority, AA),KGC生成用户密钥中与身份相关的部分,KGC和AA联合生成用户密钥中与属性相关的部分,在判定双线性Diffie-Hellman假设下达到了选择属性集模型下的选择明文安全,不仅可以抵抗恶意的用户或者机构的攻击,还可以抵抗用户与机构的合谋攻击,能够实现对于解密器的黑盒追踪.