基于适应性选择密文不可区分性的抗辅助输入泄漏公钥加密方案

现有的抗辅助输入公钥加密方案仅满足选择明文攻击(IND-CPA)安全性,难以满足实际应用的安全需求。基于判定性Diffie-Hellman(DDH)假设下CS'98加密方案和域GF(q)上Goldreich-Levin定理,构造出一种新型的抗辅助输入泄漏的公钥加密方案。该方案满足适应性选择密文不可区分性(IND-CCA2)安全性,允许攻击者利用辅助输入泄漏信息攻击挑战密文时询问解密预言机。与BHHO加密方案相比,尽管加密/解密运算量都增加了近一倍,却实现了更加严格的IND-CCA2安全性。

抗自适应性选择密文攻击的公钥加密系统

如何抵抗与因子分解相关的私钥获取攻击,是RSA型加密方案的一个重要研究课题.就RSA型加密方案而言,目前普遍采用的抵抗与因子分解相关的私钥获取攻击的方法是优化系统参数,但该方法是被动的.本文分析了现有的针对RSA型加密系统的与因子分解相关的私钥获取攻击,找出这些攻击能够成功的关键因素.然后将RSA、Rabin两个加密系统与Diffie-Hellman密钥交换协议融合在一起设计了一个能抗自适应性选择密文攻击的加密方案.此方案具有如下三个属性:(1)该方案不仅能高效地实现加密操作,而且还能避免出已经出现的各种与因子分解相关的私钥获取攻击(量子算法除外);(2)该方案的私钥d的私密性具有信息论意义;(3)该方案在标准模型下,对自适应性选择密文攻击具有不可区分语义安全(indistinguishability under chosen-ciphertext attack,IDN-CCA).

一个可抵抗关键词猜测攻击的可搜索加密方案

可搜索加密技术成功地解决了“如何在密文上实现检索数据”的问题。然而,一些已经提出的可搜索加密方案并不能抵抗关键词猜测攻击,这严重威胁到了用户的数据安全。针对这一问题,提出一个新方案,该方案利用Diffie-Hellman密钥协商方案得到的共同密钥分别生成关键词密文和陷门,使得提出的新方案可以抵抗关键词猜测攻击。最后,进行效率比较,与其它同类可搜索加密方案相比,新方案只需要较低的计算成本。

两种签密方案的安全性分析及改进

签密是能够在同一算法中提供认证性和机密性的密码方案,而所需要的计算量、通信成本和密文长度比"先签名后加密"的分开来实现要低,有较多的实际应用需求。多签密方案是多个签密者对同一明文执行签密操作。该文分析了两个签密方案:Li等(2006)提出的签密方案和Zhang等(2008)提出的多签密方案,并通过选择明文攻击证明二者不能不具有语义安全性,并在此基础上提出了改进的方案,采用隐藏消息明文方法抵抗选择明文攻击,采用多签密成员签名认证的方法防止多成员签密密文被篡改,可抵抗选择明文攻击和选择身份攻击,达到语义安全性。

抗内部关键词猜测攻击的高效公钥可搜索加密方案

云环境下,如何对用户加密数据实现高效检索是学术界的研究热点。现有大部分公钥可搜索加密方案不能有效抵御由云服务器发起的内部关键词猜测攻击(Inside Keyword Guessing Attack,IKGA),而抗IKGA方案存在效率不高,以及相同关键词对应搜索陷门相同导致的关键词统计信息泄露等问题。鉴于此,提出了一个新的高效抗IKGA的公钥可搜索加密方案,并基于变形DLIN(Decision Linear Problem)假设,以随机预言机模型证明了新方案满足内部关键词猜测攻击下的语义安全。新方案中,搜索陷门包含随机数且相同关键词的搜索陷门不同。与其他PEKS方案相比,新方案减少了双线性对运算的使用次数,因此具有更大的性能优势。

基于身份多接收者签密方案的安全性分析(英文)

基于身份多接受者签密是一种能够同时实现认证性与保密性的重要密码学工具.分析杜红珍等2009年提出的基于身份多接收者签密方案.通过模拟攻击验证了该方案不能满足信息保密性与不可伪造性的安全要求.在此基础上,提出一个改进的基于身份多用户签密的方案,新方案具有保密性与不可伪造性,其效率有待进一步提高.

基于Oracle模型的可认证加密协议安全性分析

密码算法的安全定义研究以及定义间的深入理解已经成为现代密码学的主要研究领域。然而,当前多数可认证加密方案缺乏必要的安全性分析,为了分析协议安全性,在IND-CPA概念基础上,对加密与MAC组合与先MAC后加密两种对称式的可认证加密协议予以分析,并分别用Oracle机方法给出了IND-CPA攻击下的安全性证明。结果表明加密与MAC组合方式不能保证IND-CPA安全,但先MAC后加密方式则可实现IND-CPA安全。

基于合数阶双线性对的可搜索加密方案分析与改进

可搜索加密作为安全搜索的核心技术,使数据存储服务器能在密文下检索数据,但无安全信道的可搜索加密方案不能抵御由外部攻击者发起的离线关键字猜测攻击。针对该问题,对基于合数阶双线性对的可搜索加密方案安全性进行分析,证明该方案未考虑关键字陷门的不可区分性,重新设计生成陷门的Trapdoor算法,提出一种改进的无安全信道可搜索公钥加密方案,并证明其具有关键字陷门的不可区分性,能有效抵抗外部关键字猜测攻击。分析结果表明,该方案具有良好的密文与陷门尺寸,计算复杂度与原方案接近,但安全性能更高。

高效的无证书可公开验证签密方案

签密是将签名和加密相结合的一种方案,无证书密码体制实现无公钥证书且没有密钥托管的性质,该文在已有研究的基础上将签密和无证书公钥密码体制结合,实现一种改进的无证书可公开验证签密方案。在随机预言机模型下证明该方案可以抵抗文中定义的2种攻击。解签密中的对运算比M alone-Lee J的基于身份方案的对运算少1次,而且效率更高。

指定测试者的基于身份可搜索加密方案

对指定测试者的基于身份可搜索加密(dIBEKS)方案进行了研究。指出Tseng等人所提dIBEKS方案并不是完全定义在基于身份密码系统架构上,而且方案不能满足dIBEKS密文不可区分性。首次提出了基于身份密码系统下的指定测试者可搜索加密方案的定义和安全需求,并设计了一个高效的dIBEKS新方案。证明了dIBEKS密文不可区分性是抵御离线关键字猜测攻击的充分条件,并证明了新方案在随机预言模型下满足适应性选择消息攻击的dIBEKS密文不可区分性、陷门不可区分性,从而可以有效抵御离线关键字猜测攻击。

异构系统下的双向签密方案

在过去的研究中,人们通常假设通信双方都处在同一个公钥密码体制环境中,但随着科技的发展和网络的普及,不同的地区可能采用不同的公钥密码体制。为了解决异构系统之间的通信安全问题,该文提出两种在公共密钥基础设施(PKI)和无证书公钥密码体制(CLC)下安全通信的异构签密方案。同时在双线性Diffie-Hellman问题(BDHP)和计算性Diffie-Hellman问题(CDHP)的难解性下,所提方案在随机预言模型中具有自适应选择密文攻击下的不可区分性(IND-CCA2)和自适应选择消息攻击下的不可伪造性(EUF-CMA)。

一种改进的三轮OAEP明文填充方案

对著名的明文填充方案三轮OAEP进行了分析,指出当解密机可以输出填充方案中的随机串时,三轮OAEP在适应性选择密文攻击下是不安全的,并给出了相应的攻击实例.对三轮OAEP进行了改进,使其具备明文可意识性,并在随机预言机模型下证明了即使解密机可以输出填充方案中的随机串,改进方案在适应性选择密文攻击下仍然是语义安全的.

可证明安全公钥密码学探究

该文对公钥加密的攻击模型给出了详细的、循序渐进的解释,包括唯密文攻击、已知明文攻击、非适应性选择明文攻击、适应性选择明文攻击、非适应性选择密文攻击、适应性选择密文攻击。公钥加密方案的安全性目标包括不可攻破性、单向性、密文不可区分性、不可延展性,进而引出并详细解释了公钥加密的最高安全性目标是适应性选择密文攻击下的不可区分性。数字签名方案的攻击模型包括唯密钥攻击、已知消息攻击、选择消息攻击、适应性选择消息攻击。签名方案的安全目标包括完全攻破、完全伪造、选择性伪造、存在性伪造。签名方案的最高安全性目标是适应性选择消息攻击下的存在不可伪造性,通过比较归纳、形式化的定义和图示以及举例,理解安全性定义中的内在核心机制。

基于半可信第三方的用户云数据安全存储协议

目前一些用户外包至云存储的数据面临着泄密风险,很多学者提出利用密钥管理员对数据加密后再外包,但相关协议并不能阻止密钥管理员截获并解密用户数据。针对该问题,将密钥管理员视为半可信第三方,构建了新的系统模型和安全模型,改进了利用密钥管理员加密数据的算法,提出基于半可信第三方的用户云数据安全存储协议(UKC),分别在单密钥管理员和多密钥管理员情形下设计了用户文件上传和下载的算法,有效地防止了来自密钥管理员的安全威胁,并节省运行时间开销。通过定理证明了本协议对密钥管理员攻击是IND-CCA安全的,性能仿真实验显示该协议的运行时间开销较低。

标准模型下可证明安全的新公钥加密方案

针对标准模型下抗适应性选择密文攻击语义安全的公钥加密方案存在的效率比较低或者所基于的计算假设比较强的问题,基于最近提出的d-判定性Diffie-Hellman问题构造了一个新的可证明安全的公钥加密方案。方案的构造和安全性证明采用哈希证明系统方法,达到了高效安全的目标。方案所基于的d-判定性Diffie-Hellman问题的难度介于计算Diffie-Hellman问题和判定性Diffie-Hellman问题之间,方案的效率优于基于计算Diffie-Hellman问题的方案,与基于判定性Diffie-Hellman问题的方案相近。该方案实现了计算假设与效率之间的一个比较好的折中,并且可以根据实际需要选择不同的d值以达到不同的安全级别。

明文编码随机化加密方案

对著名的最优非对称填充加密方案(RSA-OAEP)及其改进方案进行分析发现:(1)这些方案的明文填充机制均采用Hash函数来隐藏明文统计特性,然而Hash函数特有的属性导致RSA-OAEP及其改进方案的安全性证明难以在标准模型下进行.很多研究工作表明,在标准模型下假定RSA(或者其变形)是困难的,无法证明RSA-OAEP及其改进方案对自适应性选择密文攻击是安全性的;(2)这些方案加密的消息是明文填充随机化处理后的信息,因此被加密信息比实际明文多出k位(设用于填充的随机数为k位).针对这两个问题,构造了一个基于配对函数编码的RSA型加密方案.该方案具有如下属性:(1)无需Hash运算就可以隐藏明文统计特性,同时使得被加密消息的长度短于实际明文的长度;(2)在标准模型下对自适应选择密文攻击是安全的;(3)该方案应用于签密时不需要额外协商签名模与加密模的大小顺序.

一种新的增强ElGamal加密机制

针对传统的ElGamal加密机制不能抵抗自主选择密文攻击的问题,通过引入安全Hash函数和伪随机数发生函数给出了一种新的增强ElGamal加密机制.结果表明,该机制不仅能够抵抗自主选择密文攻击,且由于伪随机数发生函数的引入,解决了加密过程中随机数的暴露问题.该机制加密过程需要两次模幂运算,解密过程仅需一次模幂运算.完全适合于对安全性要求较高但是对系统资源要求消耗低的应用环境.

基于LWE的BGN类CPA安全加密方案设计与应用

针对GHV方案对二元明文矩阵加密导致密文扩展率较高的缺陷,提出一种针对p元明文矩阵的BGN类公钥加密方案。给出不可区分性选择明文攻击的安全性证明和Somewhat同态性分析,并应用于隐私信息检索协议的构造。分析结果表明,与原始GHV方案相比,该方案不但具有多次加法同态和一次乘法同态性质,而且在明文空间上做出了一定的编码修改,将密文扩展率从logq降低至logq/logp。

可公开验证的代理重加密签密方案

已有的代理重加密签密的方案仅仅提供了不可否认性,其安全强度弱于适应选择选择消息下不可伪造性。因此,定义了在适应选择消息下不可伪造的安全模型,同时提出了一个新的代理重加密签密方案,新方案的授权人和受理人的签密文本都具有公开可验证性,并且新方案在随机预言模型下可证明安全,且该方案安全高效,适用于安全级别要求较高的实际应用领域。

一种增强的OAEP方案EAEP3+

著名的OAEP(Optimal Asymmetric Encrypation Padding)是一种随机化的消息填充技术,由于其具有较高的效率和良好的安全性而被广泛认可.然而随着研究的深入,人们逐渐发现其中存在的漏洞.该文介绍了几种OAEP的改进方案,其中OAEP3+为目前安全性最高的改进算法,该文中在OAEP3+的基础上提出了一种增强型结构———EAEP3+(Enhanced Asymmetric Encryption Padding),该结构不仅仍然满足IND-CCA2安全等级,而且在密文不可区分性方面得到了进一步的提升,同时算法的执行效率也有提高.最后,该文分析证明了EAEP3+的效率与安全性.