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。     

支持连接关键词搜索的属性加密方案研究

基于属性的加密机制能够实现细粒度的访问控制,支持多用户数据共享。针对大部分基于属性的可搜索加密方案存在效率低下、密钥易泄露以及仅支持单关键词搜索的问题,提出了一个支持连接关键词搜索的属性加密方案。该方案采用线性秘密共享矩阵实现访问控制,将秘密共享和恢复操作在一个与参与方属性关联的矩阵中进行,通过矩阵运算减少了计算量。在陷门生成阶段,避免直接将用户密钥提交给云服务器,保证了用户密钥的安全性。基于多项式方程实现了连接关键词搜索,缩小了搜索范围,提升了用户的搜索体验,严格的安全性分析证明方案能够达到抵抗关键字攻击安全。     

支持细粒度属性直接撤销的CP-ABE方案

为了解决用户属性变化带来的权限访问控制问题,支持属性撤销的基于属性加密方案被提出.然而,现有的属性撤销机制大多存在撤销代价大、撤销粒度粗等问题,且已有的方案均存在安全隐患,即属性授权中心可以伪装成任意用户解密密文.为弥补上述不足,提出一种支持细粒度属性直接撤销的密文策略的基于属性加密方案（CP-ABE）,并给出该方案的形式化定义与安全模型.所提方案中,用于生成用户密钥的秘密参数由系统中心和属性授权机构分别产生,可避免属性授权中心解密密文的安全隐患.同时,通过引入多属性授权中心进一步降低了安全风险.在属性撤销方面,通过设计高效的重加密算法并引入属性撤销列表,实现细粒度的属性直接撤销.安全证明和性能分析表明：所提方案在适应性选择密文攻击下具有不可区分性并能抵抗不可信授权中心的破译攻击,较同类方案具有更高的计算效率以及更细的属性撤销粒度.     

基于证书的抗泄露的安全加密方案

近期实践表明密码系统容易受到各种攻击而泄漏密钥等相关秘密信息, 泄漏的秘密信息破坏了以前的已证明安全的方案, 因此设计抗泄漏的密码学方案是当前密码研究领域的一个热点研究方向。设计一个基于证书的加密方案, 总的设计思想是使用一个基于证书的哈希证明系统, 这个证明系统包含一个密钥封装算法, 用这个密钥封装算法结合一个提取器去加密一个对称加密所用的密钥, 那么得到的加密方案就是可以抵抗熵泄漏并且是安全的。对方案的安全性分析和抗泄漏性能分析, 表明本方案在抵抗一定量的密钥泄漏和熵泄漏时可以保持安全性。     

改进的抗自适应泄漏公钥加密方案

Halevi提出的抗自适应泄漏公钥加密(PKE)方案(TCC 2011会议论文集)只能抵抗选择明文攻击,不能抵抗选择密文攻击(CCA)。为此,利用双加密技术和非交互的零知识证明系统对其进行改进,基于CCA安全的抗自适应泄漏的形式化定义,给出一个新的PKE方案。理论分析结果表明,与原方案相比,新方案具有相同的密钥长度和抗泄漏量,并且安全性更高。     

一种高效的基于属性的认证密钥协商协议

提出了一种新的基于密文策略的属性加密方案,其访问结构采用线性秘密共享矩阵(LSSS),可以描述任意访问结构;解密过程仅需要3个双线性运算,解密计算复杂度与属性集合大小无关,具有较高的计算效率。在标准模型下给出了方案的安全性证明。同时基于该属性加密方案,提出了一个高效的基于属性的认证密钥协商协议(ABAKA),该协议结合NAXOS技术,有效抵制了用户密钥的泄露。在ABeCK安全模型下给出了协议的安全性证明。最后的性能分析和实验结果验证了协议具有较高的计算效率。     

改进的属性撤销权重属性基加密方案

在PHR（Personal Health Records,个人健康记录）系统中,用户会动态地加入或离开,及时撤销细粒度的属性更加适用于实际应用系统。为此,提出一种改进的基于仲裁者的密文策略的属性基加密方案,使其能够在具有外包解密的同时可以实现细粒度属性及时撤销。该方案通过构造KEK树及时更新密钥和密文以此来及时撤销细粒度属性。此外,针对现有的密文策略属性基加密方案较少考虑到属性重要性,将属性权重的概念引入该方案中,使其更加适合PHR系统。安全性分析和仿真实验表明,与已有方案相比,所提方案可以抵抗合谋攻击,保证数据机密性以及前向安全和后向安全。此外,该方案具有更低的计算复杂度。     

基于区块链可撤销属性的去中心化属性基加密方案

针对现有属性基加密（ABE）方案存在的属性撤销效率低以及用户属性密钥的分发和撤销难以协调等问题，提出一种基于区块链可撤销属性的去中心化属性基加密（BRDABE）方案。首先，利用共识驱动的区块链构架将密钥分发的信任问题从属性权威映射到分布式账本上，并利用智能合约记录用户属性和数据共享的状态以及协助属性权威实现用户属性的撤销。当撤销用户的属性时，属性权威利用智能合约自动筛选出所涉及的数据所有者和未撤销授权的用户，并生成与撤销属性相关的密文更新钥和密钥更新钥，链下进行密文和密钥更新。其次，将版本钥和用户全局身份嵌入属性私钥，在用户解密时，使会话密钥密文和用户属性私钥中的身份能够相互抵消。基于合理假设，证明BRDABE方案能抵抗用户的合谋攻击，且满足用户属性撤销的前向和后向安全性。实验结果表明，随着用户属性个数的增加，用户密钥生成、加密解密和属性撤销的时间呈线性增长。当属性个数相同时，与DABE(Decentralizing Attribute-Based Encryption)相比，BRDABE的解密时间缩短了94.06%～94.75%；与EDAC-MCSS(Effective Data A...     

密钥弹性泄漏安全的通配模板层次委托加密机制

传统的密码方案假定密钥对可能的攻击者来说是完全隐藏的(只有算法是公开的),敌手无法获得有关密钥的任何信息.但在实际系统中,攻击者可在噪声信道或由侧信道攻击获得有关密钥的部分信息.密钥弹性泄漏安全的加密方案通过改进密码算法达到在密钥存在可能部分泄漏情况下的语义安全性.设计了一个抗密钥弹性泄漏的可委托层次模板加密方案.在该方案中,用户身份关联到含有通配符的身份模板,并可以实现再次密钥委托.该方案是抗泄漏的层次身份加密方案(hierarchical identity-based encryption,简称HIBE)和隐藏向量加密方案(hidden vector encryption,简称HVE)的一般扩展,可有效地抵抗密钥弹性泄漏,并达到自适应语义安全性.同时给出该方案的安全性证明和系统抗泄漏性能,分析显示,该方案具有较好的密钥泄漏容忍性.     

Key continual-leakage resilient broadcast cryptosystem from dual system in broadcast networks

In order to tolerate possible leakage of secret keys, leakage-resilient cryptosystem models a class of attractive leakage output by allowing an adversary to provide any computable leakage function and learning the partial keys or other possible internal states from the output of function. In this work, we present an adaptively secure broadcast encryption resilient to key continual leakage in the standard model. Our scheme provides the tolerance of continual leakage, in which any user can generate multiple private keys per user by periodically updating the key. We use the dual system encryption mechanism to implement the leakage resilience and adaptive security, and intrinsically set an algorithm to refresh a key and produce a same distributed new key. We also give the evaluation of the leakage bound and leakage fraction, and the simulations show that our scheme can tolerate about 71% leakage fraction with 3.34 × 10^-52 failure probability in standard 80-bit security level when we adjust the leakage factor to allow the private key to be 100 Kb.     

基于CP-ABE和XACML多权限安全云存储访问控制方案

为了保护云存储系统中用户数据的机密性和用户隐私,提出了一种基于属性加密结合XACML框架的多权限安全云存储访问控制方案。通过CP-ABE加密来保证用户数据的机密性,通过XACML框架实现基于属性细粒度访问控制。云存储系统中的用户数据通过对称加密机制进行加密,对称密钥采用CP-ABE加密。仿真实验表明,该方案是高效灵活并且安全的。安全性分析表明,该方案能够抵抗共谋攻击,具有数据机密性以及后向前向保密性。     

具备多级安全机制的在线数据库同态加密方案

随着在线数据库管理系统的广泛应用,需要对数据库中存储的敏感信息进行加密。运用同态加密技术的数据库加密方案可以实现不用解密而直接操作密文数据,从而降低了加密对应用性能的影响。多级安全机制能够为数据库管理系统提供更高层级的信息安全保护。文章针对在线数据库管理系统的特点,提出了一种具备多级安全机制的同态加密方案。该方案数据库服务器端配置了所有安全等级的加解密密钥,客户端仅配置与自身安全等级相适应的加解密密钥;包含字段和记录两层加密机制,层次清晰,运算简单;具备多级安全机制,高安全等级用户所在的客户端能够解密数据库服务器中的低安全等级数据;支持所有数据库关系操作。实验结果表明,文章密钥配置方案合理可行,加密方案加解密原理正确,支持多级安全等级机制。     

一种新的多级安全数据库同态加密方案

为提高加密数据库的应用性能,可以运用同态加密技术使得不用解密而直接操作密文数据.而多级安全机制能够为数据库管理系统提供更高层级的信息安全保护.本文提出了一种新的基于数论的数据库加密方案,该方案具有合理可行的密钥配置,加解密运算过程简单,并且具备多级安全机制,能够支持对密文的关系操作和动态扩展.     

LR-FEAD: leakage-tolerating and attribute-hiding functional encryption mechanism with delegation in affine subspaces

In large-scale networks, such as cloud computing and Internet of Things, functional encryption mechanism provides a flexible and powerful cryptographic primitive in constructing the secure transmission and communication protocols. However, as the side-channel attacks in open environments, the attacker can gain partial sensitive information from the pre-defined system by virtue of the time, power analysis, cold-boot attacks, etc. In this work, we design a leakage-resilient functional encryption scheme, which tolerates amount of bounded master-key leakage and user private-key leakage. In our scheme, encryption policies are specified as point vectors and decryption roles are defined as affine subspaces. Role delegation is implemented by specifying the affine transformation over subspaces. Our scheme achieves payload hiding and attribute hiding in the sense that the attacker is able to specify any efficiently computable leakage functions and learns the function outputs taking the master/private keys as inputs. Also, our scheme can tolerate the continual leakage for master key and private key, since we can periodically update the master key and the private key to generate a new and re-randomized key with the same distribution to the previous keys. We construct the scheme in composite-order bilinear groups and prove the security with dual system encryption methodology. We also analyze and discuss the performance of allowable leakage bound, leakage ratio and possible leakage probability. Our scheme has flexible applications in secure data communication and authorization delegation in open cloud computing systems.     

面向外包数据的可追踪防泄漏访问控制方案

针对云存储环境下外包数据存在的信息泄漏及追踪难的问题,提出了一种改进的基于密文策略属性基加密（Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption,CP-ABE）的安全访问控制方案。方案基于双线性对理论和秘密共享机制,由第三方可信机构根据数据所有者指定的访问策略为其产生代理加密密钥,根据用户提交的个人属性信息提供用户注册以及密钥对分发,采用访问树构造访问策略来实现用户属性的匹配度计算。当发生用户密钥泄漏导致信息失密时,根据追踪列表可追踪到用户的身份。分析表明,方案在基于DBDH假设下证明是安全的,且实现了抵抗合谋攻击和中间人攻击。通过与其他方案比较,方案在加解密时间、私钥长度和密文长度方面有所优化,从而降低了存储开销和计算代价。     

抗密钥泄露的在线/离线身份基加密机制

目前已有的在线离线身份基加密（IBOOE）方案无法抵抗边信道攻击,引起密码系统秘密信息泄露问题。新方案通过将随机提取器嵌入在线加密算法来隐藏私钥泄露和密文之间的关系,提出首个有界泄露模型下安全的IBOOE方案;新方案基于合数阶双线性群上的三个静态假设,利用双系统加密技术在标准模型下抵抗选择明文攻击达到完全安全性和泄露弹性。此外,与传统的IBOOE方案相比较,新方案特别适用于敏感数据存储且资源受限的场景。