基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案

针对云环境下密文策略属性基加密方案中存在的密文检索分类困难与依赖可信第三方等问题,本文提出了一种基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案.利用基于属性的等值测试技术,实现了支持属性级灵活授权的云端数据检索和分类机制,降低了数据用户对重复数据解密的计算开销.结合多授权属性基加密机制和区块链技术,实现了去中心化用户密钥生成.采用多属性授权机构联合分发密钥,有效抵抗用户和属性授权机构的合谋攻击.引入区块链和智能合约技术,消除了现有密文策略属性基密文等值测试方案中等值测试、数据存储与外包解密操作对可信云服务器的依赖.利用外包服务器执行部分解密计算,降低了用户本地的计算开销.将原始数据哈希和验证参数上传至区块链,保障外包服务器解密结果正确性和云端数据完整性.在随机预言模型下,基于判定性qparallel Bilinear Diffie-Hellman Exponent困难问题证明了本文方案在选择密文攻击下的单向性.与同类方案相比较,本文方案支持更多的安全属性,并具有较低的计算开销.

基于SM9的密钥策略属性基加密及快速解密

属性基加密是一种通过指定访问策略实现数据共享的公钥加密技术,分为密钥策略属性基加密和密文策略属性基加密两种.在属性基加密中,数据拥有者通过指定一个访问策略(属性集合)对数据进行加密,被授权的接收者使用与属性集合(访问策略)相关联的解密密钥访问数据.与传统"一对一"的数据共享模式相比,属性基加密是一种更为精细的数据共享机制,可以提供"一对多"的数据共享模式,适用于区块链、云计算等信息系统中的多用户数据安全共享应用.SM9标识加密是我国设计的标识密码算法,用于保障数据的机密性,于2021年成为国际标准.但是,SM9标识加密仅提供"一对一"的数据共享模式.本文在SM9标识加密的基础上,结合经典密钥策略属性基加密的构造思路,构造了一种基于SM9的密钥策略属性基加密方案.所提方案中的密钥/密文结构与SM9标识加密算法中的密钥/密文结构相似,可与现有使用SM9的信息系统有效融合.在此基础上,提出基于SM9的密钥策略属性基加密快速解密方法.新方法具有以下特点:(1)通过增加密钥长度,将解密时使用的双线性运算数量由原来的2|I|个降低至2个,其中|I|表示解密时使用的线性秘密生成矩阵中的行数;(2)使用聚合技术,将密文中的群元素个数由原来的(2+|S|)个降低至3个,其中S表示加密时使用的属性集合;(3)新方法具有动态自适应性,用户可以根据实际需求在密钥长度和解密时间之间进行个性化权衡.这些特性使得所提新方法更适用于计算、带宽和存储资源受限的轻量级设备.最后,性能分析表明,该方案在实际应用中是可行的.

基于格上密文策略属性基加密的联盟链数据共享方案

数据共享过程中存在数据泄漏、信任危机等问题,且量子计算机的出现对传统加密算法带来了较大威胁。为此,提出一种基于格上密文策略属性基加密(CP-ABE)的联盟链数据共享方案。利用联盟链的准入机制以及允许存在可信第三方的特性解决在分布式网络中数据共享双方相互不信任的问题。引入基于环上容错学习的CP-ABE技术来抵御量子攻击,同时改进访问树的生成方式,将属性分为高敏感、低敏感两类,实现对数据的分级加密以保证数据的安全性。基于演化博弈论构建数据共享模型,对共享双方在联盟链数据共享体系中的选择策略进行求解和分析,并探究不同参数对演化结果的影响。实验结果表明,当属性数量呈指数级增长时,该方案的启动算法、加密算法以及解密算法的效率比基于合数阶双线群的CP-ABE方案分别提高81.6%、43.8%和56.0%,每增加一个背书节点能够使系统在执行增加用户与查询用户函数时效率分别提高36.8%与6.4%。此外,对演化模型进行模拟,结果表明,当数据固有收益、损失概率与损失收益的乘积都提高时,参与联盟链带来的收益提高,用户更倾向于参与联盟链。

密文策略的属性基并行密钥隔离加密

对于公钥密码体制来说,私钥泄漏是一种十分严重的威胁.传统密码系统可以通过撤销公钥来应对私钥泄漏,但在属性基密码系统里,公钥由属性集合表示,对这些属性集合的撤销不太可行.目前,密钥隔离机制是减轻密钥泄漏所带来危害的一种有效方法.为了处理属性基密码系统中的密钥泄露问题,将并行密钥隔离机制引入到密文策略的属性基加密中,提出了密文策略的属性基并行密钥隔离加密(ciphertext policy attribute-based parallel keyinsulated encryption,简称CPABPKIE)的概念.在给出CPABPKIE的形式化定义和安全模型的基础上,构建了一个不需要随机预言机模型的选择ID安全的CPABPKIE方案.所提方案允许较频繁的临时私钥更新,同时可以使协助器密钥泄漏的几率保持较低,因此增强了系统防御密钥泄漏的能力.

基于多属性机构的密文策略加密机制

密文策略属性基加密机制大多采用单授权机构,单授权中心管理和分发所有用户的属性密钥,易造成系统瓶颈,且系统要求单授权中心完全可信,因此难以满足分布式应用的安全需求。为此,提出一种多属性机构的密文策略属性基加密方案,其中授权机构只能为其权限内的属性分发相应密钥,相互间不能通信。采用一个中央机构为用户生成随机公钥,通过植入随机化参数抵抗合谋攻击。理论分析结果表明,该方案保留了CP-ABE机制中访问控制的易表达性,且降低了单授权中心的负担和安全风险。

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,OOCP-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.

支持直接撤销的固长密文策略属性基加密方案

该文提出一种支持直接撤销功能且具有固定长度的密文策略属性基加密方案,首先给出了该属性基加密方案的形式化定义和安全模型,然后对方案具体的实现进行了阐述,最后给出了该方案在标准模型下的安全性证明。该方案在密文长度和解密开销固定的同时,允许用户在加密过程中将撤销列表嵌入到密文中以实现直接撤销,保证了仅当用户所拥有的属性满足密文访问结构且用户身份没有出现在撤销列表的前提下,才可以使用自己的私钥解密执行解密。对比分析结果表明,该方案较同类方案具有更高的计算效率且支持更灵活的访问结构。

快速解密且私钥定长的密文策略属性基加密方案

在保证密文策略属性基加密(CP-ABE)算法安全性的前提下,尽可能地提升其工作效率一直是密码学领域的研究热点。该文从作为CP-ABE效率核心的访问结构着手,首次提出基于简化有序二叉决策图(ROBDD)的访问结构,给出了相应的策略表示方法、用户可满足性判定;基于简化有序二叉决策图(ROBDD)访问结构设计了在算法时间复杂度、存储空间占用量等方面都具有较好表现的CP-ABE方案;在安全性方面,该方案能够抵抗用户间的合谋攻击和选择明文攻击。对比分析表明,ROBDD访问结构具有更强的表达能力和更高的表达效率;新的CP-ABE方案包含时间复杂度为常数阶的密钥生成算法、解密算法,能够为用户生成定长私钥并实现快速解密。

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。

云存储中基于联合属性的密文策略加密方案

为解决云存储环境下基于属性的密文策略变更问题,提出基于联合属性的密文策略加密方案。通过结合简单的基于属性的密文策略方案,引入联合属性,转换普通访问结构树,实现云存储环境下访问策略的动态变更。理论分析结果表明,该方案可有效减少策略属性变更时数据属主的计算开销,随着策略属性的不断增加,有效减少了整体计算开销,具有较高安全性、可靠性和实用性。

基于密文策略属性加密体制的匿名云存储隐私保护方案

针对云存储中数据机密性问题,为解决密钥泄漏与属性撤销问题,从数据的机密性存储以及访问的不可区分性两个方面设计了基于密文策略属性加密体制(CP_ABE)的匿名云存储隐私保护方案。提出了关于密钥泄漏的前向安全的不可逆密钥更新算法;在层次化用户组以及改进的Subset-Difference算法基础上,利用云端数据重加密算法实现属性的细粒度撤销;基于同态加密算法实现k匿名l多样性数据请求,隐藏用户潜在兴趣,并在数据应答中插入数据的二次加密,满足关于密钥泄漏的后向安全。在标准安全模型下,基于l阶双线性Diffie-Hellman(判定性l-BDHE)假设给出所提出方案的选择性安全证明,并分别从计算开销、密钥长度以及安全性等方面验证了方案的性能优势。

基于同态加密的密文策略属性加密方案

属性加密方案极其适用于云存储环境下的数据访问控制,但用户私钥的安全问题仍然是一个极具挑战的问题,影响了属性加密的实际运用。针对该问题,提出一种基于同态加密的密文策略属性加密方案,属性授权中心和云服务中心拥有包含各自系统私钥信息的秘密坐标,两者利用各自秘密坐标进行保密计算两点一线斜率的方式来交互生成用户私钥。分析结果表明,所提方案在消除单密钥生成机构的同时极大地降低了生成用户密钥所需的通信交互次数,从而降低了交互过程中秘密信息泄露的风险。

支持叛逆者追踪的密文策略属性基加密方案

属性基加密通过访问结构与属性集之间的匹配关系实现对用户解密权限的控制,高效地解决了"一对多"的秘密数据共享问题,在云计算、大数据、隐私保护等领域有着广泛的应用前景。然而,实际应用中存在叛逆者(或恶意用户)泄露私钥获取非法利益的情况。针对此问题,文章提出一种支持叛逆者追踪的密文策略属性基加密方案。该方案基于IBRAIMI等人提出的ABE方案,在私钥生成算法中融入Boneh-Boyen签名算法,实现对叛逆者的追踪。该方案被证明在DBDH假设下满足选择明文攻击安全。通过性能分析发现,该方案密文长度、私钥长度都得到了缩短,降低了计算开销和通信开销。因此,该方案在文件共享、电子病历等方面具有较大的理论意义和应用价值。

大属性可公开追踪的密文策略属性基加密方案

密文策略属性基加密可以灵活实现"一对多"加密,尤其是大属性的属性基加密,可以支持任意的属性全集,因此在云计算、物联网、大数据等领域有广泛应用前景。然而,密文策略属性基加密中同一个解密私钥可以对应多个不同的用户,于是恶意用户敢于共享其(部分)私钥以获取非法利益。针对用户恶意共享解密私钥的问题,为实现公开追踪并验证泄露私钥拥有者身份的目的,文中提出一个支持大属性的可公开追踪的密文策略属性基加密方案,该方案可以支持任意单调的访问结构。并且,除了固定长度的系统公开参数外,不花费额外的存储代价就可以对泄露密钥的用户身份进行公开验证。

一种支持属性撤销的密文策略属性基加密方案

针对传统属性基加密方案中单授权中心计算开销大以及安全性较差等问题,通过引入多个授权中心以及安全两方计算协议等技术,提出一种支持细粒度属性级撤销和用户级撤销的密文策略属性基加密方案。引入多个属性授权中心以颁发并更新属性版本秘钥,同时秘钥生成中心与云存储服务器之间进行安全两方计算等操作,生成并更新用户密钥,从而进行细粒度属性级撤销。在云存储服务器中,对用户列表中的用户唯一秘值及唯一身份值进行操作以实现用户级撤销,同时通过多个授权中心抵抗合谋攻击,并将部分计算工作外包给云端。分析结果表明,与基于AND、访问树和LSSS策略的方案相比,该方案有效增强了系统的安全功能,同时显著降低了系统的计算复杂度。

智慧城市下基于属性加密的隐私数据保护

智慧城市中涉及的数据涵盖了人们的个人信息、位置数据、交通数据等敏感信息。为了满足智慧城市中的数据共享和隐私保护需求,结合属性基可追踪加密技术,为智慧城市的隐私数据保护提供一种新的解决方案并详细介绍了方案的构成。根据属性来细粒度地控制不同用户对数据的访问权限,有效提高隐私数据的安全性。

基于离线/在线加密技术的适应性安全的密文策略属性加密方案

属性加密方案是一种对身份加密方案进行扩展,能够实现细粒度数据访问控制的密码学方案,特别是密文策略属性加密方案(Ciphertext Policy Attribute Based Encryption,CP-ABE)能够实现用户自定义访问控制策略,因此,在云存储环境下得到了越来越广泛的应用。在CP-ABE方案中,密文与某个访问控制策略相关,其加密计算量随着访问控制策略规模的增大而增加,造成了严重的计算负载。为了提高CP-ABE方案的加密性能,提出了一种新的CP-ABE加密技术,对加密算法进行了改进,分为离线和在线两个加密过程。其中,离线加密可以在准备阶段完成加密预处理,在线加密则可以基于预处理结果快速高效地完成最终加密。

密文长度固定的策略部分隐藏多授权机构CP-ABE方案

针对现有访问策略隐藏的密文策略属性加密(CP-ABE)方案存在的安全性低、资源开销大的问题,提出了一种密文长度固定的策略部分隐藏多授权机构CP-ABE方案。首先,通过隐藏访问策略中的属性值,降低隐私数据泄露的风险;其次,通过固定密文长度和使用外包解密技术,减少用户的资源开销;最后,采用多授权机构管理机制,避免部署单一授权机构易产生的密钥托管问题。通过安全分析证明了方案在标准模型中满足选择明文攻击下的密文不可区分性,以及方案隐藏的访问策略和产生的外包密钥能够抵抗属性值猜测攻击。通过与已有方案的性能对比,证明了所提方案的总体资源开销更小。

匿名的具有丰富访问结构的密文策略属性加密方案

属性加密方案能够实现细粒度的访问控制,已被广泛应用于大数据的安全存储和访问.本文提出一个匿名的密文策略属性加密方案,方案能够隐藏加密者在密文中指定的访问结构.解密者的密钥由权威机构根据其属性列表颁发,如果解密者的属性列表不满足访问结构,则解密者不能解密密文,也无法知道加密者在密文中指定的访问结构,从而隐藏访问结构.此外,本文方案具有丰富的访问结构,能够实现非门的访问结构.方案的密文长度和双线性对的计算量都是常数,具有较高的执行效率.最后,证明方案在标准模型下是完全安全的,安全性依赖于标准的Decision Bilinear Diffie-Hellman假设.

支持属性撤销且抗泄漏的密文策略属性基加密

针对边信道攻击引起密码系统秘密信息泄漏问题,提出抗密钥泄漏且支持属性撤销的密文策略的属性基加密方案。提出的方案具有完全安全性。基于双系统加密技术,给出的方案在标准模型下是可证安全的。该方案不仅可以抵抗私钥的泄漏而且也可以抵抗主密钥的泄漏。此外,给出的方案通过密钥的有效更新还可以抵抗密钥的持续泄漏。