一种高效的具有属性撤销的访问控制协议

采用外包计算技术构造一种基于密文策略的属性加密数据访问控制方法,具有高效的属性撤销功能,可以减少用户的计算量和通信量.其最大特点是将解密秘钥分为两部分,一部分发送给云服务器,另一部分发送给用户,使得云服务器可以帮助用户解密密文,减少了用户计算量,也减少了用户和云服务器的通信量.     

一种可外包解密的密文策略属性基加密方案

属性基加密能够更好地对敏感数据进行分享和管理,可以满足生活中众多场合的需求,但其缺陷在于属性基加密有大量的双线性映射对的计算,这样就会给用户带来极大的计算负担。云计算、云存储的迅速发展为属性基加密方案的外包解密技术带来了机遇。用户把解密时需要极大计算量的工作交给云服务器执行,得到中间密文,然后在用户端使用用户私钥和中间密文对目标密文解密,获得明文消息。使用外包解密技术可大大降低用户的负担,减少用户的计算量。文章提出一种密文策略属性基加密(ciphertext-policy ABE,CP-ABE)的外包解密方法,并用双系统加密证明技术证明其在标准模型下是完全安全的。     

一种可外包解密的高效密文策略的属性基加密方案

基于属性基的加密方案提供了一种对加密数据进行复杂访问控制的机制。但在大多数属性基加密系统中,密文长短和解密开销会随访问策略的复杂性而增加,限制了在资源有限的设备上运行程序。针对该问题,通过引入外包解密方法,构造了一个高效的、抗共谋攻击的可外包解密的密文策略的属性基加密方案,该方案在加密算法构造过程中引入线性密钥共享矩阵作为输入,并根据该矩阵选择随机指数,使得私钥随机分布,从而实现了抗共谋攻击,且方案在解密过程中引入了外包解密,只需要用户进行少量的计算便可得到密文相应的明文,从而很好解决了资源制约性问题。本文提出的安全证明是在非交互模型下、判定性平行双线性Diffie-Hellman幂元假设下进行的,且通过效率与安全性分析得出本方案拥有良好的性能。     

云存储访问控制中的快速属性基加密方案

密文策略属性基加密(CP-ABE)的特征比较适合用于安全云存储中对数据的访问控制,而单授权中心的CP-ABE中,随着用户属性个数的增加,其计算密钥生成和分发的难度越来越大,不能满足实际应用的需要。针对上述问题,在多授权机构CP-ABE的基础上,引入在线/离线加密和外包解密思想,基于l-BDHI难题提出了多授权机构下快速属性基加密方案。分析表明方案在标准模型下是选择明文攻击安全的,并通过实验仿真对方案性能进行了详细地对比分析,方案在密钥生成时间、加密时间及解密时间方面均具有较大优势,更适合于计算能力受限的云用户。     

一种基于多特征融合的加密图像检索技术

随着云计算技术的快速发展,越来越多的用户倾向于外包海量图像数据到云端服务器进行存储和相关处理。为了保护数据隐私,往往在上传数据之前进行加密操作,但却限制了图像的进一步处理,比如图像检索。为此,该文提出一种基于Paillier加密算法和可逆信息隐藏技术的密文域图像检索方法。该方法利用Paillier同态加密算法对图像进行加密,在密文域计算加密后图像的差分直方图来描述图像的纹理特征。为了提高检索精度,采用图像累积直方图来表征图像的颜色特征,并利用可逆信息隐藏技术将该特征嵌入加密后的图像,以实现特征免独立存储。当接收到用户查询请求,云端服务器通过计算纹理和颜色特征距离来度量密文查询图像与密文图像库图像的相似度,最后将相似度高的密文图像返回给用户。     

混合云模式下数据安全存储方案

针对混合云模式下数据安全存储与共享使用的问题,提出一种适用于混合云模式下的高效数据安全共享方案,该方案采用密文策略的属性基加密机制加密数据,通过私有云将密文数据存储在公有云上;移动用户访问云数据时,采用匿名密钥协商技术和委托加解密方法,保证用户对数据的快速访问.实验结果表明,本方案能够保证公有云上数据的安全存储,支持细粒度的访问控制,同时将大部分解密计算委托给私有云,减少移动云用户访问云数据的处理时间,使得其加解密时间为恒定值,不会随着属性的增多而线性增长.      

基于CP-ABE算法的云存储数据保护机制

针对电子政务和企业外包数据服务,在用户并不能完全信任云服务提供商这一前提下,研究了基于密文策略属性基加密(CPABE)算法的云存储安全机制,实现了类似基于角色的数据访问控制机制.还将CP-ABE加密和层级访问控制机制相结合,构造简单高效的访问结构树,从而简化了密钥管理的过程;同时利用代理重加密技术实现权限撤销,从而将大部分计算任务交给云服务提供商完成.     

云环境中基于代理重加密的多用户全同态加密方案

为解决云环境下多用户共享、隐私安全和密文计算等问题,该文提出一种适用于云环境的基于代理重加密的多用户全同态(proxy re-encryption-based,multi-user,fully homomorphic encryption scheme for cloud computing,PREBMUFHE)加密方案。该方案使用不同的公钥对不同用户的密文进行加密,使得不同用户密文满足密文独立和不可区分性。为了使2个用户之间的密文运算结果满足全同态性,当密文上传到云端时,由云服务提供商(cloud service provider,CPS)作为代理方对其中一个用户的密文进行重加密,将其转化为对同一用户下的密文,然后再进行密文的运算。安全分析证明了该方案的安全性是基于容错学习(learning with errors,LWE)困难问题,在普通双线性群随机域模型下能抵御选择明文攻击(indistinguishability under chosen plaintext attack,IND-CPA)。实验结果表明:该方案能有效实现不同用户密文的全同态运算,支持多用户共享。     

适用于云存储的并行无证书代理重加密方案

为了保证云存储中数据的安全访问控制,并基于CPU已进入多核阶段的现状,将并行计算思想用于代理重加密算法中,提出了一个并行代理重加密方案(PCL-PRE).数据拥有者使用对称加密密钥(DEK)加密敏感数据,同时使用代理重加密算法加密该DEK,将这些加密内容存储于云存储中心.云存储中心作为半可信的代理节点,根据访问控制列表,将数据拥有者的DEK进行代理加密,转化为多个接收者可以用自己私钥解密的密文,而在整个过程中都无法获取任何明文信息.接收者收到密文后,即可解密.该方案使用随机数复用技术,对消息进行优化并行,并结合密文聚合,进一步提高了传输效率.实验表明,并行代理重加密方案具有明显的效率优势.     

一种基于异或运算的属性撤销CP-ABE方案

针对属性撤销CP-ABE方案中密钥更新时属性授权机构与用户之间的通信开销过大及密文更新时云存储中心的计算复杂度过高的问题,本文提出一种基于异或运算的、支持属性级撤销的密文策略属性基加密方案. 在该方案中,属性授权机构先将需要撤销的属性名称、被撤销用户的标识及新的时间参数发送给云存储中心,然后云存储中心根据用户标识和新的时间参数的异或结果与密文的一部分进行异或运算,得到新密文.收到新密文后,正常用户可以利用自己的密钥解密得到原密文,进而得到明文,而被撤销用户则只能使用已撤销属性的新密钥才能解密得到原密文,从而实现属性级撤销. 理论分析和数值模拟表明,在保证系统安全性的前提下,该方案能够减少属性授权机构与用户间的通信开销,降低云存储中心的计算复杂度.     

支持撤销的多授权中心访问控制方案

为了缓解单授权中心的计算压力,近些年提出了多授权中心的访问控制方案.这些方案对于用户及属性的撤销问题并没有有效地解决.本文提出了一种基于CP-ABE的支持用户和属性撤销的多授权中心访问控制方案.通过引入密钥加密密钥（key encryption key,KEK）树实现用户和属性层级的撤销,同时将计算压力分散给多个授权中心,并将部分解密交给云服务器,减少了用户的计算消耗.通过安全性证明和实验结果表明,方案可以抵御合谋攻击,同时有效地降低撤销过程中密文和密钥更新的消耗时间.￣      

云计算环境中的组合文档模型及其访问控制方案

针对云计算环境缺乏有效的组合文档模型及其元素分级安全保护的现状,结合多级安全思想和基于身份的加密(IBE)算法,提出了一种新的组合文档模型(ComDoc)及其访问控制方案(ICDAC)。ComDoc包含组合文档的密文部分和密钥映射部分:前者保存具有安全等级的文档元素的密文;后者保存由IBE加密的密钥映射记录密文。ICDAC依据授权用户的身份信息,利用IBE解密对应的记录后获得映射对,提取访问权限并解密授权的文档元素密文,实现组合文档元素分级安全保护的细粒度访问控制。实验结果表明:ComDoc满足云计算环境中组合文档的特征以及安全需求;在加密相同组合文档的前提下,ICDAC的密钥数量和计算开销明显优于已有方案。     

云计算环境中数据分布式强制访问控制算法研究

在云计算环境中,用户把敏感数据外包在云端,所以数据强制访问控制成为目前云计算研究中亟需解决的问题。当前常用的解决算法是加密数据密钥,但这种算法因密钥分发及数据管理导致计算开销大。因此,提出一种新的云计算环境中数据分布式强制访问控制算法,介绍了云计算环境中数据访问流程,分析基于密文策略和属性的加密算法,利用属性集合对云计算环境中的用户身份进行描述,通过访问控制树表示数据分布式强制访问控制结构,在用户属性集符合既定访问控制结构的情况下,用户才能够完成对数据的解密。通过属性私钥申请、文件上传和文件下载三个过程实现数据分布式强制访问控制。实验结果表明,所提算法在效率、安全性、内存消耗和控制精度四个方面均显示出了很大的优势。     

云计算环境中数据分布式强制访问控制算法

在云计算环境中,用户把敏感数据外包在云端,所以数据强制访问控制成为目前云计算研究中亟需解决的问题。当前常用的解决算法是加密数据密钥;但这种算法因密钥分发及数据管理导致计算开销大。因此,提出一种新的云计算环境中数据分布式强制访问控制算法。介绍了云计算环境中数据访问流程,分析基于密文策略和属性的加密算法。利用属性集合对云计算环境中的用户身份进行描述,通过访问控制树表示数据分布式强制访问控制结构,在用户属性集符合既定访问控制结构的情况下,用户才能够完成对数据的解密。通过属性私钥申请、文件上传和文件下载三个过程,实现数据分布式强制访问控制。实验结果表明,所提算法在效率、安全性、内存消耗和控制精度四个方面均显示出了很大的优势。     

基于属性加密的用户隐私保护云存储方案

为了保护云存储环境下用户数据的隐私,该文提出一种基于属性加密(ciphertext-policy attribute based encryption,CP-ABE)的用户隐私保护云存储(user privacy-preserving cloud storage,UPCS)方案。首先,数据所有者为不同的文件设置不同的访问权限属性;其次,可信第三方使用CP-ABE方案将访问属性嵌入到密文中,只有当用户的属性满足密文的访问属性,才能解密相应密文;最后,为减少数据所有者和用户的计算时间开销,在索引生成和文件解密阶段,将部分操作授权给分布式代理服务器。结果表明:该方案可以有效地保证用户数据和关键词的隐私以及减少数据所有者和用户的计算时间开销。     

可验证外包数据访问控制方案的分析与改进

在双系统模型中,基于密钥封装机制,提出一个可验证的外包加密、解密方案。将计算量大的运算外包给加密服务提供者(ESP)和解密服务提供商(DSP),减少本地用户的计算量。同时引入防陷害功能;即若DSP返回正确结果,用户不能恶意指责DSP返回的结果为不正确;这可以有效解决用户和外包计算服务提供商之间的争议,服务提供者也将不会恶意给出错误的结果。提出的外包密钥生成算法,使得用户只进行一次指数运算,提高了转换密钥的生成效率。与同类的方案相比,本方案实现了细粒度的访问控制,增加了方案在实际应用中的可行性。     

在线/离线非单调CP-ABE方案构造

提出了支持非单调访问结构的在线/离线的CP-ABE方案。在离线加密阶段,完成了密文的主要构成部分的计算;在线加密阶段,将正属性集合上的非单调访问控制结构转变成由正、负属性集合上的基于线性秘密共享方案的单调访问控制结构,利用少量的加法和乘法操作生成密文的其余构成部分。在n-(B)假设成立条件下,证明了该方案具有选择性安全性。与原来的非单调CP-ABE方案相比,该方案系统参数和私钥规模保持不变,加密的总体计算复杂度仅有少量增加,但在线加密阶段的计算复杂度较小,可与解密外包服务相结合,使得该方案的离线加密和解密阶段都可在资源受限的小型设备上完成。     

基于区块链的物联网安全数据共享系统

针对传统数据共享方法存在隐私泄露、易受到拒绝服务攻击和黑客入侵等问题,通过密文属性策略基加密、同步聚合签名、可验证随机函数等方法,设计基于区块链的物联网安全数据共享系统。首先,物联网设备利用密文属性策略基加密方案对数据进行加密,从而对数据使用者的属性进行限定,实现细粒度的数据共享访问控制,并且可以定义使用者的访问次数;其次,在数据共享系统中引入付费商业模型,让云服务器可以为提供的服务进行收费,并且通过可验证随机函数和同步聚合签名产生相应的资源使用证明;然后,物联网设备管理方利用区块链智能合约可以对云服务器产生的证明进行自动化验证;最后,通过外包计算方法将大量运算外包给云服务器进行计算,从而降低用户端的解密开销。本文系统的优势是抵抗针对云存储密文的分布式拒绝服务供给,降低细粒度安全数据共享中用户的解密开销,以及利用区块链智能合约对云平台提供的服务进行审计。通过同步聚合签名可以将多个服务证明进行聚合,从而提高审计的效率。实验结果表明,该系统能够实现分布式的信任管理,对物联网数据的处理速度效率高,能够对加密数据进行细粒度的共享和管理。     

云存储环境下支持用户动态撤销的属性加密方案

基于CP-ABE算法,提出一个云存储环境下支持已注册合法用户动态撤销的属性基加密方案。与传统的委托云中心代理重加密思想不同,本方案中密文是由云存储中心产生的部分密钥k和数据拥有者放在访问结构中的s值共同作用产生,满足属性访问结构的用户可以重构s,恰好抵消部分密钥k在密文中的盲化因子而得到数据明文。当已注册合法用户撤销后,云存储中心更新原来用于加密的部分密钥为k′以及部分密文,即可阻止注册用户撤销后无法解密数据,从而保护数据的后向安全性。未注销用户也仅需更新部分解密私钥即可正常解密,方案整体所需计算量、更新存储量和通信量较低。     

一种低代价的云计算存储权限管理机制

以密文策略的属性加密体制(CP-ABE)的密文访问控制方案作为理论背景,设计出一种基于动态重加密的云存储权限撤销优化机制(DR-PRO).该机制利用(k,n)门限方案,将数据信息划分成若干块,动态地选取某一数据信息块实现重加密,依次通过数据划分、重构、传输、提取以及权限撤销等子算法完成用户访问权限撤销过程.理论分析与模拟实验表明,在保证云存储服务用户数据高安全性的前提下,DR-PRO机制有效降低了用户访问权限撤销的计算与带宽代价,其性能效率得到了进一步优化与提高.