基于离线密钥分发的加密数据重复删除方法

重复数据删除技术受到工业界和学术界的广泛关注.研究者致力于将云服务器中的冗余数据安全的删除,明文数据的重复删除方法较为简单.而用户为了保护隐私,会使用各自的密钥将数据加密后上传至云服务器,形成不同的加密数据.在保证安全性的前提下,加密数据的重复删除较难实现.目前已有的方案较多依赖在线的可信第三方.提出一种基于离线密钥分发的加密数据重复删除方案,通过构造双线性映射,在不泄露数据隐私的前提下,验证加密数据是否源自同一明文.利用广播加密技术实现加密密钥的安全存储与传递.任意数据的初始上传者能够借助云服务器,以离线方式验证后继上传者的合法性并传递数据加密密钥.无需可信第三方在线参与,实现云服务器对加密数据的重复删除.分析并证明了方案的安全性.仿真实验验证了方案的可行性与高效性.     

云存储中加密数据的自适应重复删除方法

为了保护个人隐私,用户倾向于在数据上传至云服务器之前将其加密. 相同的明文数据被加密成不同密文数据,使云服务器无法识别出重复的加密数据. 现存的解决方案多数倚赖可信第三方,且没有划分数据流行度,导致安全性与执行效率较低. 提出一种无需可信第三方的自适应重复删除方法.利用完美散列函数检查数据的流行度,使用口令认证密钥交换协议与同态加密安全传递数据的加密密钥,在保证用户数据隐私的前提下进行安全的重复数据删除. 与现有其它方案相比,安全性与实用性更强. 实验和仿真证明了方案的高效性.     

基于多机构属性加密的云数据确定性删除方案

云存储服务的使用越来越普遍,但是将大量数据存储在第三方云服务器中,给用户带来便利的同时也提出了更高的安全要求。由于云存储服务是半可信的,使得如何确定性删除云存储数据成为需要解决的问题。目前,云存储数据的确定性删除的相关研究大多基于单机构管理属性的属性基加密,该类方案虽然满足云数据的细粒度访问控制,但容易引起单点故障等问题。因此,提出一种基于多机构属性基加密的云存储数据确定性删除方案。将多机构属性基加密应用于该方案,不仅支持有多个机构管理属性时对云存储数据的安全删除,并实现了云数据的细粒度访问。此外,该方案通过利用策略隐藏保护存储在云服务器中的访问策略的隐私。最后,通过撤销属性改变密文实现云数据删除,并通过区块链存储删除证明实现删除结果公开可验证和责任可追溯。实验仿真和对比分析表明,该方案在云存储数据删除方面具有较高的安全性,为云储存数据的删除提供一种实用方案。     

基于双层加密和密钥共享的云数据去重方法

数据去重技术在云存储系统中的广泛应用,可以有效地节省网络通信带宽,提高云服务器的存储效率.随着信息安全问题的日益凸显,用户对于数据隐私的重视程度越来越高.为保护数据隐私,用户普遍将数据加密后上传至云服务器.相同的数据经过不同用户加密后得到不同的密文,使得云服务器难以进行数据重复性检测.如何在保护数据隐私的前提下,实现云存储中加密数据的去重,成为研究的热点问题.现有方案大多借助可信第三方实现云数据安全去重,但可信第三方在现实应用中极难部署,且易成为系统瓶颈.提出一种基于双层加密和密钥共享的云数据去重方案,无需可信第三方参与,实现云存储中加密数据的安全去重.通过划分数据流行度,对隐私程度较高的非流行数据采用双层加密机制进行保护.内层为收敛加密,外层为对称加密.借助门限秘密共享机制,将外层加密使用的加密密钥保存到多个密钥管理服务器,实现不同用户间的密钥共享.对隐私程度不高的流行数据,采用简单高效的收敛加密.安全性分析与性能对比体现本文的方案具有较高的安全性与执行效率.通过仿真实验,验证了方案的可行性和高效性.     

基于区块链的云存储安全研究进展

云存储使得用户能够随时随地通过网络连接按需获取廉价的在线存储服务,但因云服务提供商、第三方机构和用户的不可信以及不可避免的恶意攻击,存在诸多云存储安全漏洞.区块链拥有去中心化、持久性、匿名性和可审计性的特点,具有建立可信平台的潜力.因此,基于区块链技术的云存储安全机制研究已成为一种研究趋势.据此,首先概述云存储系统安全架构与区块链技术的安全性,然后从访问控制、完整性验证、重复数据删除和数据溯源4个方面进行文献综述与对比分析,最后对基于区块链的云存储安全进行技术挑战分析,并总结全文与展望未来.     

云存储安全技术研究进展综述

云存储服务涉及大量的用户隐私数 据,因此其安全性和隐私性至关重要。为此,本文针对云存储的重复数据删除、隐藏存储、 数据加密与密文搜索以及数据完整性审计４个方面,介绍当前云存储安全技术研究的进 展, 并探讨提高商业云存储系统的安 全性和隐私性的未来研究方向。 其中,云存储的可重复数据删除技术旨在同时对抗文件识别攻击等多种攻击,减少额外 服务器开支,并提高用户收益。隐藏存储技术采用模块化结构和异步机制等方法降低 云存储系统的计算量,并提高其安全性和可扩展性。云存储的数据加密和密文搜索在传统加 密的基础上,基于密文策略属性的加密技术实现,提供密文搜索,防止用户身份隐私的泄露 。数据完整性审计系统针对用户密钥泄露等安全问题,旨在为用户提供安全、高效和支持审 计的存储服务。     

高效的基于代理重加密的云存储访问控制方案

针对在不可信的云存储中,数据的机密性得不到保证的情况,提出一种基于身份的代理重加密(IBPRE)算法,并将其应用于云存储访问控制方案中,该方案将重加密密钥分成两部分,一部分用于重加密,一部分用于授权。证明了该访问控制方案在第三方的不可信任的开放环境下云存储中敏感数据的机密性。通过分析对比,发送方对密文的传递可控,在一对多的云存储访问控制方案中,授权者不需要对不同的受理者重新计算重加密密钥,密文长度不随着用户的增长而线性增长,显著降低了计算复杂度和通信中数据的交互量。该方案实现了云存储中敏感数据的安全高效共享。     

基于KP-ABE算法的云存储可验证安全删除方案

通过云存储将数据外包至远程服务器能够减轻本地负担,但由于云服务器不完全可信,当存储在云端的数据需要被删除时,缺乏有效的确定性删除机制可能导致隐私泄露等安全问题.为实现确定性删除,提出基于密钥策略属性加密算法(Key Policy Attribute-based Encryption,KP-ABE)的云存储可验证安全删除方案.该方案将外包数据与属性关联产生密文,以布尔电路构造访问结构生成私钥;通过撤销访问数据必需的属性使得被删除数据不可恢复,利用多分支路径树实现删除的可验证性.安全性分析证明了该方案在选择明文攻击下的安全性.进一步实验表明,该方案能够有效实现云数据细粒度访问控制和可验证删除,证实了其实用性.     

可信云存储环境下支持访问控制的密钥管理

可信云存储采用本地数据加解密来保证用户外包数据在网络传输和云端存储的安全性.该环境下数据拥有者通过对数据密钥的安全共享和管理来实现对不同用户的选择性数据访问授权控制.针对多数据拥有者可信云存储环境,以最小化用户的密钥安全传输/存储等密钥管理代价及其安全风险为目标,提出了一种新的基于全局逻辑层次图(global logical hierarchical graph, GLHG)的密钥推导机制的密钥管理方法.该方法通过GLHG密钥推导图来安全、等价地实施全局用户的数据访问授权策略,同时利用云服务提供商(半可信第三方)来执行GLHG密钥推导图结构的管理并引入代理重加密技术,从而进一步提高密钥管理执行效率.阐述了基于GLHG密钥推导图更新的动态访问控制支持策略,并对该方法进行安全性分析和实验对比分析.     

基于特征迭代的云存储数据即时确定性删除方法

传统数据删除方法易受到云存储环境中大量近似特征的影响,产生冗余数据,导致加解密时间过长、密钥可用率较低,为此提出一种基于特征迭代的云存储数据即时确定性删除方法。首先,提取云存储数据中的冗余数据特征,对云存储下冗余数据进行分类,迭代直至收敛,实现冗余数据高性能删除;其次,采用加密机制实现云存储数据在网络用户间的安全共享,将原始数据密文切分为剩余密文和采样密文;最后,把不完整的剩余数据密文上传至云端,同时引入可信任第三方对取样密文进行保存,通过销毁取样密文实现数据即时确定性删除。实验结果表明,所提方法的数据密文拆分所用时间较短,且密钥可用率较高,可达90%,说明其方法能够有效满足云存储系统中对冗余数据或过期数据的确定性删除要求。     

可验证的云存储安全数据删重方法

数据删重技术在云存储系统中得到了广泛的应用.如何在保证数据隐私的前提下,在半可信的云存储系统中实现高效的数据删重,是云计算安全领域的研究热点问题.现有方案在数据标识管理和用户数量统计方面普遍依赖于在线的可信第三方,执行效率有待提高,且容易造成系统瓶颈.提出了一种可验证的数据删重方法,无需可信第三方在线参与.基于双线性映射构造双文件标识方案进行流行度查询,确保标识不泄露数据的任何明文信息.采用改进的群签名方案,使用户可验证服务器返回的流行度标识,有效地防止云服务器伪造数据流行度的查询结果.设计了多层加密方案,可以根据数据的流行度,采用不同的加密方式.分析并证明了方案的安全性和正确性.通过仿真实验,验证了方案的可行性和高效性.     

具有高效授权的无证书公钥认证可搜索加密方案

设计了1个高效授权的无证书密码环境下的公钥认证可搜索加密方案的安全模型,并提出了具体的具有高效授权的无证书公钥认证可搜索加密方案。该方案中云服务器利用数据属主对密文关键词索引的签名进行数据属主的身份验证;其次,数据用户对授权服务器进行授权,授权服务器可以对数据用户进行验证,若数据用户合法,则协助数据用户对云服务器返回的密文执行有效性的验证;同时,数据属主与数据用户利用云服务器公钥生成的密文关键词索引与陷门搜索凭证,可以保证密文关键词索引与陷门搜索凭证满足公开信道中的传输安全。最后使用仿真验证了所提方案的效率。     

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...     

群组内基于区块链的匿名可搜索加密方案

公钥可搜索加密技术不仅可以保护云存储中用户的数据隐私,还可以提供数据在不解密的条件下进行密态数据搜索的功能。针对群组内用户进行密文安全搜索的需求,本文以群组为单位使用基于身份的广播加密进行数据的加密与密钥封装,以基于身份的可搜索加密构造关键词密文及关键词陷门,提出了一种群组内的公钥可搜索加密方案,保证了只有群组内的授权用户才可以进行安全搜索并解密数据。此外,为保护用户的身份隐私,通过构造匿名身份,避免了因云服务器好奇行为而造成的用户身份泄露问题。同时,在按需付费的云环境中,为了防止云服务器向用户返回部分或不正确的搜索结果,文章结合区块链技术,使用区块链作为可信第三方,利用智能合约的可信性,在用户验证搜索结果正确后向云服务器支付搜索费用,解决了用户与云服务器之间的公平支付问题。并加入了违规名单机制,防止恶意用户对系统可用性造成影响。在安全性方面,通过基于判定性双线性Diffie-Hellman问题与判定性Diffie-Hellman问题进行安全性分析,证明了在随机谕言机模型与标准模型下方案满足关键词密文与关键词陷门的不可区分性。最后,通过功能对比表明本方案有较强的实用性,利用Charm-crypto密码库对方案进行效率对比,其结果表明本方案与其他相关方案相比具有较低的计算以及通信开销。     

面向移动终端的密文可验证属性基可搜索加密方案

轻量级设备的数据大多都存储在云服务器上。由于云服务不完全可信,且传统的单关键词可搜索加密会产生许多与检索内容无关的信息,因此提出一个面向移动终端的密文可验证属性基可搜索加密方案。该方案结合CP-ABE技术控制访问细粒度,引入可信第三方进行数据完整性验证,同时帮助用户进行部分解密工作。该方案在困难问题假设下被证明是选择性不可区分的密文策略和选择明文攻击IND-sCP-CPA及不可区分的选择关键词攻击IND-CKA。理论分析和数值模拟实验表明,该方案具有更高的效率。     

有效的带关键词搜索的代理重加密方案

公钥可搜索加密（public key encryption with keyword search,PEKS）技术使用户能够搜索存储在不可信云服务器上的加密数据,这对于数据隐私保护具有重要意义,也因此受到了广泛关注. 公钥认证可搜索加密要求数据发送方使用接收方的公钥对关键词进行加密,同时还使用其自身私钥对关键词进行认证,使得敌手无法构造关键词密文,从而抵抗公钥可搜索加密面临的关键词猜测攻击（keyword guessing attack,KGA）. 提出了一个可证明安全的基于软件防护扩展（software guard extensions,SGX）的公钥认证可搜索加密（public key authenticated encryption with keyword search,PAEKS）方案,通过在云服务器上建立一个可信区并运行一个执行关键词匹配的飞地程序来完成对密文数据的搜索. 正式的安全性证明显示方案具备密文不可区分性和陷门不可区分性,即可抵抗关键词猜测攻击. 进一步地,给出搜索模式隐私性的定义,确保敌手无法仅通过陷门来判断2次搜索是否针对同一关键词,从而避免向外部敌手泄露部分隐私. 此外,所提方案具有易扩展的优势,很容易被扩展为支持复杂搜索功能或者具备其他增强隐私保护性质的方案,如前向安全. 作为示例,给出了多关键词搜索、搜索能力分享这2个功能扩展方案以及具备前向安全性的扩展方案的简单介绍. 真实环境中的实验表明,与其他对比方案相比,所提方案在效率上同样具有出色的表现.

     

在线/离线密文策略属性基可搜索加密

在云计算环境中,越来越多的手机用户通过移动网路来共享自己的数据文件.但是由于云不是完全可信的,所以会出现一些安全隐私上的问题,针对这些问题,随之提出了各种基于属性基加密的解决方案.然而,其中大部分的工作要么是在加解密阶段存在大量的在线计算成本,要么是不支持加密数据的关键字搜索功能.而且大多的属性基加密机制会对数据共享、信息查询、数据细粒度管理等方面的效率性产生影响.为了解决这些问题带来的挑战,提出了一种新的密码学原语：在线/离线密文策略属性基可搜索加密方案(online/offline ciphertext-policy attribute-based searchable encryption scheme, OO-CP-ABSE).通过利用现有的在线/离线属性加密技术和属性基加密的外包解密技术,构造出高效的OO-CP-ABSE方案,使得数据拥有者端的在线计算代价最小化,同时使得数据用户端的解密计算代价最低;还给出了在云计算环境下,OO-CP-ABSE方案在移动设备上的应用;最后,给出了OO-CP-ABSE方案的安全性分析(数据机密性、关键字隐私安全、搜索可控性、陷门安全性)以及同现有其他方案的效率比较.     

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.     

无配对公钥认证可搜索加密方案

随着云计算与5G通信的快速发展与广泛应用,云移动用户数迅速增长.云数据的隐私性保护越来越受大众关注.早期提出的带关键字搜索的公钥加密方案(public key encryption scheme with keyword search, PEKS)和公共通道带关键字搜索的公钥加密方案(secure channel free PEKS, SCF-PEKS)允许系统中的任何用户向服务器发送加密文件供接收者检索,起到一定的隐私保护作用.但之后Rhee等人的工作中发现方案仍存在关键词隐私性安全不足.同时,多数的公钥可搜索加密方案是基于双线性对下计算的.在运算能力有限的设备上应用,其计算效率会有所限制.针对以上问题,提出一种非双线性对运算的公共通道的公钥认证可搜索加密方案(non bilinear pairs secure channel free public key authentication encryption with keyword search scheme, NBP-SCF-PAEKS),该方案的计算效率相对于双线性对方案高,并且在关键词检索过程具有访问控制功能.在不使用随机预言机模型下,通过Game-Hopping方法证明方案满足适应性选择关键词攻击下多关键词密文不可区分性以及适应性选择关键词攻击的陷门不可区分性,使得方案模型抵抗在线模式下外部攻击者关键词猜测攻击和离线模式下内部攻击者关键词猜测攻击.根据方案设计进行仿真实验,结果表明：该方案相对于其他方案是高效安全的.