基于边缘计算的多授权属性加密方案

传统云存储下属性加密通常在云端与用户直接交流,并且由单一授权机构处理密钥与数据信息,为此提出一种应用在边缘环境下的多授权属性加密方案。方案中的访问矩阵由线性秘密共享构建,将边缘平台作为中间节点,用椭圆曲线密码体制下的简单标量乘法替代属性加密中的双线性计算,通过多授权中心分摊属性管理,直接减少单个授权机构的密钥托管与局部失控问题。理论功能分析与实验结果表明,该方案在可行性与安全性上均优于传统同类算法,有效降低了用户在访问控制中的计算开销。

半自适应性安全的双方可否认属性加密方案

可否认加密技术是防御窃听者主动胁迫攻击的有效手段,但少有支持双方可否认的加密方案.由于当前基于格的证明框架的限制,现有的格中双方可否认加密方案都只能实现选择性安全.针对此问题,本文基于LWE标准假设,提出了半自适应性安全的双方可否认属性加密方案.具体而言,把分支程序计算算法应用到基于属性的双透明集合方案.将两阶段抽样算法作为秘密钥生成过程的关键组成部分,改变加密算法加密属性的方式,推导出半自适应性安全的可否认加密方案.对方案的正确性和安全性进行了证明.

基于动态属性的加密方案

现有大部分属性加密方案中的用户属性都是静态的,不利于实际应用。针对该问题,基于条件加密的思想,利用双线性映射的技术,设计一个基于动态属性的加密方案。在用户满足某属性后,由认证方给用户提供数字签名,并让用户自行计算其属性密钥和密文。对该方案的安全性进行讨论,证明在选择集合模型下给定2个等长明文的加密,方案攻击者无法在计算上分清其密文。

多主密钥功能加密:基于LMSSS的M-KP-ABE方案

功能加密极大地拓宽了秘密信息的共享方式,但支持多主密钥功能性函数加密方案的构造问题仍未解决,多主密钥功能加密具有更强的表达能力和更广义的特性.在功能加密的一个子类密钥策略属性基加密上,首次提出了多主密钥形式的安全模型M-KP-ABE.利用线性多秘密共享方案,设计了该安全模型下的一个支持多主密钥功能性函数的加密方案.基于DBDH假设,在标准模型下证明方案在适应性选择挑战和自适应选择明文攻击下是安全的.该方案加密数据的访问策略更为灵活,可退化为单主密钥的加密方案,可构造具有精细访问树的方案,其计算量与单主密钥方案相等,具有较高的效率.

基于动态属性的加密方案

基于属性的加密方案能很好地实现加密文档的访问控制。但目前所提出的加密方案中,用户属性都是静态的,在实际应用中存在一定问题。基于条件加密的思想,设计了一个具有动态属性的加密方案,该方案能在用户满足某属性后,由认证方给用户提供数字签名,并让用户自行计算其属性密钥。最后,对方案安全性进行了讨论。

基于容错学习的属性基加密方案的具体安全性分析

为了能全面研究基于容错学习(LWE)的属性基加密(ABE)方案的安全性,考察其抵抗现有攻击手段的能力,在综合考虑格上算法和方案噪声扩张对参数的限制后,利用已有的解决LWE的算法及其可用程序模块,该文提出了针对基于LWE的ABE方案的具体安全性分析方法。该方法可以极快地给出满足方案限制要求的具体参数及方案达到的安全等级,此外,在给定安全等级的条件下,该方法可以给出相应的具体参数值。最后,利用该方法分析了4个典型的基于LWE的属性基加密方案的具体安全性。实验数据表明,满足一定安全等级的基于LWE的属性基方案的参数尺寸过大,还无法应用到实际中。

基于理想格的高效密文策略属性基加密方案

已有的基于格的密文策略属性基(CP-ABE)方案只能通过矩阵运算方法进行加解密,加解密效率不高,而效率较高的基于理想格的密钥策略属性基(KP-ABE)方案又存在对各类实际应用场景适应性较差的问题。为解决上述问题,该文利用理想格上的算法生成主密钥和密钥,同时在多项式环上进行运算,极大地提高了加解密效率;通过在原属性集合中添加虚拟属性,方案成功结合访问结构生成密文,同时授权用户可以构建出满足解密条件的子集,从而实现方案的正确解密;还利用单个陷门矩阵生成密钥,有效降低了公共参数和主密钥的数量。最终该文构建了一个基于理想格的支持门限访问结构的高效CP-ABE方案,并证明方案在环上容错学习(R-LWE)假设下是选择性安全的。与现有支持门限访问结构的方案的对比分析表明,该文方案公共参数数量更少、效率更高,且对实际应用场景有更好的适应性。

基于格的多授权密文属性加密方案

在综合分析现有基于密文策略属性加密方案的基础上,针对现有密文策略属性加密方案中单授权中心负担过重,以及基于传统BDH(bilinear Diffie-Hellman)困难假设的属性加密方案不能抵抗量子攻击的问题,结合格理论构造一个新的多授权中心密文属性基加密方案。该方案可实现多授权中心对用户属性的分散管理,方案使用格上的抽样算法为用户生成密钥,采用线性秘密共享方案来实现属性访问控制策略,支持“与、或与门限”运算。矩阵形式可以支持格上的并行算法,算法的效率更高,安全性证明规约至判定性带误差学习问题的难解性,安全性更满足云环境的要求。

mHealth中细粒度策略隐藏和可追踪去中心访问控制方案

基于属性基加密的访问控制协议在个人健康档案共享中发挥着越来越重要的作用.但传统的基于密文策略属性基加密的访问控制方案存在着些许问题.首先,中心化的属性授权机构的抗风险能力低.其次,随密文发送未隐藏的访问策略可能会泄露患者的隐私.此外,传统方案难以追踪恶意泄露密钥的用户.为解决上述问题,提出一种适用于mHealth中细粒度策略隐藏和可追踪去中心访问控制方案.实现了去中心化的属性授权机构.属性由属性名称和属性值2部分构成,在加密阶段属性值隐藏在密文中,只对外公开通用的属性名称.当密钥遭到恶意泄露时,监管机构利用身份映射表可以追踪到恶意的用户.经过实验模拟和对比分析,所提方案在安全性方面和性能上适用于实际的mHealth环境.

基于属性加密的细粒度家庭文件安全共享方案

用户在家庭共享环境下获取文件的过程中,身份隐私信息可能被泄露。为此,提出一种基于属性加密的细粒度文件共享方案。根据用户需求,利用线性秘密共享方案制定访问策略,使用属性加密算法得到其密文,在验证用户属性是否满足访问策略后通过属性解密算法获取共享文件。实验结果表明,属性个数不超过100时,该方案的加、解密效率可以满足用户的实际需求。

NTRU格上的属性加密方案

随着云计算的快速发展,基于属性的加密方案ABE应运而生,它是一种可以对加密数据实现细粒度访问控制的密码原语。特别地,密文策略的属性加密方案CP-ABE适用于公有云上数据的加密存储与细粒度共享。在一个CP-ABE方案中,数据拥有者可以在密文中嵌入不同的访问策略,从而决定拥有某些特定属性的用户具有该密文的解密权限。现有的基于密文属性的加密方案大多数是在经典格上设计的,并且它们的安全性是基于LWE问题设计的。结合线性秘密分享方案(LSSS),在NTRU格上构造了一个CP-ABE方案,并对该方案的正确性、安全性进行证明。众所周知,基于NTRU格的加密方案具有密钥短、速度快、操作简单和存储空间小等优点。相比经典的CP-ABE方案,文中的CP-ABE方案密钥尺寸和密文空间更小且加解密效率更高,同时,利用线性秘密共享矩阵作为访问矩阵,满足授权人细粒度委托控制的需求,且能够抵抗量子计算的攻击。安全分析表明,所提方案基于Ring-LWE假设,在随机谕示模型下是CPA安全的。

基于RLWE的密文策略属性代理重加密

针对现有基于LWE的代理重加密方案存在无法实现细粒度访问及效率低的问题,结合线性秘密共享方案、RLWE和属性加密,提出一种密文策略属性代理重加密方案。该方案可以缩短密钥尺寸、减小密文空间、提高加解密效率,同时利用线性秘密共享矩阵作为访问矩阵,满足授权人细粒度委托控制的需求,抵抗代理服务器和被授权人之间的合谋。安全分析表明,在基于RLWE假设的标准模型下,所提方案是安全的。

基于属性加密的软件定义网络域间访问控制方法

软件定义网络(SDN)区别于传统的计算机网络,其核心思想是将网络控制与数据转发分离。SDN不仅有利于降低网络当中的硬件成本,还使得网络管理员能够方便地对来自不同厂商的设备进行集中化的调试和管理。尽管具备传统网络不可比拟的优势,SDN的应用却带来了新的安全问题。当前如何保证SDN控制器掌控的敏感信息不被窃取是SDN安全领域内的关键问题之一。然而现有SDN访问控制方案往往无法提供安全的信息保护,而且往往着眼于单域环境下的管理,不能满足多域网络管理的需求。本文提出了一种抗密钥暴露的密文策略属性快速加密算法(AKE-CP-ABFE),基于该算法构建了一种针对多控制器设置的SDN域间访问控制系统模型。利用预计算技术使加密者无需进行复杂的指数运算或双线性映射。此外将用户或者设备的MAC地址嵌入到私钥当中,即使私钥已经暴露,获取私钥的人也无法使用该私钥。分析证明AKE-CP-ABFE具备良好的安全性。仿真实验表明,该方法能以较高的计算效率保证SDN敏感信息域间分享的安全性和灵活性。

移动对等传感器网络的基于属性加密的组密钥管理协议

提出了一个具有较小解密代价的密文策略属性基加密(CP-ABE)方案,并在标准模型下证明了其安全性。进而提出一个适用于移动对等传感器网络(MP2PWSN)的基于CP-ABE的组密钥管理协议。在该协议下,移动节点和簇头节点首先完成簇间组密钥分发,然后由簇头进行簇内组密钥分发。该协议满足后向安全性,支持节点动态加入,退出以及节点撤销,还能实现细粒度的传感器数据访问控制和隐私保护。仿真结果表明,该协议由于采用低解密代价的CP-ABE算法,传感器节点的能耗不随属性数量的增多而显著增加,因此能够较好地满足MP2PWSN的匿名组通信安全需求。

Agr17函数加密(FE)方案的P/poly无效性

函数加密(functional encryption,FE)是密码研究领域的前沿课题,而Agr17函数加密(FE)方案是主流FE方案之一.该方案以BGG+14属性加密(ABE)为一个底层结构,并将其改造为一个“部分隐藏属性的谓词加密”(PHPE),再与一个全同态加密(FHE)组合而成.然而Agr17函数加密(FE)方案留下了一个问题,即方案中的换模运算如何实现.本文论述Agr17函数加密(FE)方案的P/poly无效性,Agr17函数加密(FE)方案在解密阶段的换模之后无法继续运行.指出Agr17函数加密(FE)方案的换模运算必须是双重换模,即对全同态密文的换模和对全同态密文所寄生的属性密文的换模.指出对全同态密文所寄生的属性密文的换模破坏了属性密文的结构,使得其后的属性解密无法运行.因为属性解密运算并不是普通的LWE解密,而是附带条件的LWE解密,换模则破坏了解密条件.给出了一种“自然的”修改方案,将小模内积换为算术内积,由属性密文的模内积来实现算术内积.修改方案可以正确解密,但并不安全,说明这种无效性并不容易通过修改方案而消失.

适应性安全的多主密钥KP-ABE方案

功能加密能很好地满足多对多的网络环境下的机密性需求,功能性函数提供了比传统公钥更灵活的密文存取能力.已有的功能加密系统均只支持单主密钥功能性函数,本文提出了功能加密子类KP-ABE(key-policy attribute-based encryption)上的多主密钥适应性安全模型,该模型具有更强的表达能力及更广义的特性.利用线性多秘密共享方案,设计了该安全模型下的一个加密方案,并采用对偶法在标准模型下证明方案是IND-CPA(indistinguishability against chosen-ciphertext attacks)安全的.该方案加密数据的存取策略更为灵活,用户可根据权限存取多种类型的密文;提出的构造方法可应用于功能加密的其他子类,且计算量与单主密钥方案相比不存在线性扩张,具有较高的效率.

GVW15谓词加密(PE)方案的P/poly有效性的一个注解

谓词加密(PE)是密码研究领域的前沿课题之一,也是身份基加密(IBE)→属性基加密(ABE)→谓词加密(PE)→函数加密(FE)进阶过程的重要一环.GVW15谓词加密(PE)方案是一个主流的谓词加密(PE)方案,以BGG+14属性加密(ABE)为底层结构,再与全同态加密(FHE)组合而成.该方案的一个重要运算是换模,将全同态密文的模Q降为属性密文的模q,因此全同态密文中的噪声尺寸降为多项式大,从而为后续的穷举噪声尺寸提供了可行性,并进而正确解密.本文指出,没有证据表明GVW15谓词加密(PE)方案是P/poly有效的,即在面对P/poly函数时,没有证据表明GVW15谓词加密(PE)方案的换模运算能够将全同态密文中的噪声(内噪声)尺寸降为多项式大.由于GVW15对“换模”这个关键操作没有给出详细论述,本文只能去猜测所有可能的换模路径,并按照最似然的理解,指出每个可能的换模路径都面对特殊的、看来似乎很困难的可行性证明.

用于PHR云存储的属性密文访问控制方案

为适应在云环境下外包个人健康记录的安全需求,文章提出一个用于个人健康记录云存储的属性密文访问控制方案。在密文策略属性基加密和对称加密算法(如AES等)的基础上,根据个人健康记录数据服务存在层级用户的特点,结合层级访问控制机制及用户访问目的优化密文策略属性基加密的访问结构,使得访问控制策略和密钥管理过程更加简洁;同时结合代理重加密技术和懒惰重加密由云服务提供商实现权限撤销,以便减轻数据拥有者的计算负荷。

面向云存储的动态属性加密算法

云计算的出现,让计算效率更加高校。由云计算衍生出来的云储存,为海量数据提供了储存。云储存在为用户提供储存服务、不同领域的应用充当了不可或缺的角色。本文旨在研究基于云储存的动态属性加密算法。

可验证外包加解密CP-ABE方案

可验证外包属性加密方案能够减少用户在解密阶段的计算开销,同时验证消息的完整性。但传统的方案不能实现加密阶段的可验证性外包。文章提出一种在标准模型下高效的可验证外包加密和解密的CP-ABE方案。方案使用线性秘密共享和对称加密技术分别实现细粒度访问控制和验证功能。安全性分析表明,所提方案满足适应性选择明文攻击下不可区分性。与可验证外包属性加密方案相比,所提方案增加可验证加密外包功能,同时减少密文的计算量,满足消息完整性验证,且具有较高的运算效率。