标准模型下可证明安全的入侵容忍公钥加密方案

在传统的公钥加密方案中,一旦解密密钥泄漏,系统的安全性将完全丧失.特别是随着越来越多的加密系统被应用到移动的、安全性低的设备中,密钥泄漏显得难以避免.入侵容忍公钥加密的提出就是为了减小密钥泄漏对加密系统的危害,具有比前向安全加密、密钥隔离加密更强的安全性.在这种体制下,整个生命周期被分割成离散的时间阶段,公钥固定不变,密钥信息分享在解密者和基地中,前者独立完成解密操作,而后者则在每个时间周期中提供一个更新信息来帮助演化解密密钥.此外,每个时间段内有多次密钥刷新的操作,可以刷新解密者的密钥和基密钥.当解密者和基地被入侵时,只要不是同时被入侵,安全性就可以得到保证.即使入侵者同时入侵解密者和基地,也不会影响以前时间段密文的安全性.提出了一个入侵容忍公钥加密方案,所有费用参数关于总共时间段数的复杂性均不超过对数的平方.证明了该方案是标准模型下安全的.这是一个不需要随机预言的可证明安全的入侵容忍公钥加密方案.     

一个单方加密-多方解密的公钥加密方案的分析

在利用门限秘密共享方案构造的单方加密-多方解密的公钥加密方案中,发送者有唯一的加密密钥,不同解密者有不同解密密钥。密文可以被任一解密密钥得到同一明文,即多个接收者均可解密该密文,因此此类方案适用于广播/组播和会议密钥的安全分发等场景。庞辽军等人提出了一个单方加密-多方解密的公钥加密方案,并称其具备前向保密性。通过对其方案进行具体分析,表明其并不能满足前向保密性。     

基于双线性映射的多对一加密认证方案

研究群组密码学中的一个子类:多对一加密认证方案.该方案主要用于解决分布式系统中的一个实际问题:当有大量用户发送密文给接收者时,如何减轻接收者和KGC的密钥管理负担.使用椭圆曲线上的双线性映射作为工具,在多对一加密认证方案的定义和安全模型下,构造了一个具体的方案,同时证明了该方案的安全性.合法发送者使用他的加密密钥产生密文,该密钥与接收者的身份和解密密钥有关,解密者仅使用他唯一的解密密钥就可以解密任何合法的密文,并可以认证发送者的身份.该方案的计算复杂性和密文长度不依赖于合法发送者的数量.     

一个公开可验证的加密方案

基于高幂离散对数问题,文章构造了一个公开可验证的加密方案.该方案能正确、安全地加密、解密,同时具有公开可验证性,即任何人都可以验证加密者是否正确加密.该方案可用于构造具有公开可验证性的密钥共享方案和安全多方计算方案,可用于保障云计算信息系统数据的保密性、完整性.     

可证明安全的多接收者公钥加密方案设计与分析

针对现有安全广播协议密钥分发效率较低的问题,提出了一种通过多接收者公钥加密实现安全广播的方法.以Shamir的门限秘密共享方案为设计基础,首先提出了一个基于椭圆曲线上双线性变换的具有抗不可区分选择明文攻击(IND-CPA)安全性的多接收者公钥加密方案,然后对所提方案进行安全扩展,在此基础上最终提出了一个具有抗不可区分自适应选择密文攻击(IND-CCA2)安全性的多接收者公钥加密方案.基于双线性判定Diffie- Hellman假设和双线性间隙Diffie-Hellman假设,对上述所声称的IND-CPA安全性和IND-CCA2安全性进行了证明.同时,对方案的正确性及性能等进行了分析和证明.分析发现,该方案是一个安全、有效的公钥加密方案.由一个加密密钥所加密的密文可以被多个解密密钥解密而得到其所对应的明文,这使得该方案具有非常重要的应用,尤其是可以用来实现安全广播,以便在不安全的、开放的网络环境中安全地广播敏感信息.     

格上基于RLWE难题的身份基代理重加密方案

针对目前基于格的身份基代理重加密方案存在的加/解密效率低和密文、密钥尺寸过长的问题,采用原像抽样和对偶加密技术,重新构造了一个基于格的身份基代理重加密方案。该方案采用原像抽样技术提取用户私钥,用对偶加密算法对消息进行加密,利用代理重加密密钥进行重加密,并用用户的私钥进行解密。安全分析表明,在标准模型下,基于ring learning with errors困难假设,该方案满足IND-aID-CPA安全。效率分析表明,该方案可以有效缩短密文和密钥尺寸,提高加/解密效率。     

抗主密钥泄露和连续泄露的双态仿射函数加密

抗密钥泄露安全的加密系统保证在攻击者获得(主)密钥部分信息的情况下仍具有语义安全性.文中设计了一个抗密钥泄露的双态仿射函数加密方案,该方案中加密策略和解密角色定义为仿射空间,并且具有再次委托能力.在双系统加密模型下,实现了自适应安全的抗有界的主密钥泄露和用户密钥连续泄露的加密方案,在标准模型下基于静态子群判定假设证明了该方案的安全性.同时,分析了方案中的主密钥和用户密钥的泄露界和泄露率,通过参数调整可以达到接近73%的泄露率,具有较好的抗泄露性质.     

条件型非对称跨加密系统的代理重加密方案

为了减轻云应用中移动设备解密的负担,利用基于身份的广播加密（IBBE）、基于身份的加密（IBE）、基于身份的条件型广播代理重加密方案,提出了多条件型非对称跨加密系统的代理重加密方案。该方案允许发送方将信息加密成IBBE密文,一次性发送给多个接收方,其中任一接收方又可以授权给代理者一个多条件型的重加密密钥,代理者利用该多条件型重加密密钥,能将符合多个条件的原始密文重加密成一个新的接收方可以解密的IBE密文。该方案实现了从IBBE加密系统到IBE加密系统的非对称代理重加密,而且代理者可以根据条件将最初的原始密文进行重加密,避免了不需要进行重加密的原始密文被代理者重加密,提高了代理者重加密的效率,同时节约了接收方获悉正确明文的时间。     

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.     

适应性安全的离线证据加密

离线证据加密通过将复杂的计算移到初始化算法提升加密算法的效率,相比证据加密具有更广泛的应用.然而,已有的离线证据加密方案大多满足选择安全性,即敌手在得到公共参数之前必须输出一对挑战明文(m₀,m₁)和一个命题实例x.Chvojka等人通过引入可穿孔加密构造了半适应安全的离线证据加密方案,该安全性允许敌手适应性选择挑战密文,但是敌手得到公共参数(ppe,ppd)之前需要输出挑战密文对应的命题实例x,将构造完全适应安全的离线证据加密方案作为“Open Problem”提了出来.首次构造了满足完全适应安全的离线证据加密方案.初始化算法输出一对公共参数(ppe,ppd),其中加密密钥ppe包含两个公钥,一个公共参考串和一个承诺,解密密钥ppd是一个混淆电路.该算法只需运行一次,公共参数可以使用任意多次.加密算法利用密钥封装机制和证据不可区分证明系统构造一个Naor-Yung形式的密文.通过提前选定封装的密钥解决在选择安全性中敌手需要提前输出挑战明文的问题.另外,所提构造可以直接转化为适应性安全的离线函数证据加密,密钥生成阶段将函数f嵌入到解密私钥中,...     

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。     

An ID-based group-oriented decryption scheme secure against adaptive chosen-ciphertext attacks

ID-based decryption allows a sender to encrypt a message to an identity without access to a public key certificate. This paper proposes an ID-based group-oriented decryption scheme, secure against adaptive chosen-ciphertext attacks, which allows the sender to determine an access structure and generate a valid ciphertext on the chosen message. The correctness of decryption shares can be checked to detect when dishonest users in the access structure provide fake decryption shares. As a result, the message can be cooperatively recovered by users in the determined access structure. The formal proof of security of our scheme is based on the bilinear Diffie–Hellman problem in the random oracle model. Our proposed scheme is more efficient and provides higher security confidence than those in Li et al.’s certificate-based group-oriented decryption scheme.     

Private Keyword-Search for Database Systems Against Insider Attacks

The notion of searchable encrypted keywords introduced an elegant approach to retrieve encrypted data without the need of decryption. Since the introduction of this notion, there are two main searchable encrypted keywords techniques, symmetric searchable encryption (SSE) and public key encryption with keyword search (PEKS). Due to the complicated key management problem in SSE, a number of concrete PEKS constructions have been proposed to overcome it. However, the security of these PEKS schemes was only weakly defined in presence of outsider attacks; therefore they suffer from keyword guessing attacks from the database server as an insider. How to resist insider attacks remains a challenging problem. We propose the first searchable encrypted keywords against insider attacks (SEK-IA) framework to address this problem. The security model of SEK-IA under public key environment is rebuilt. We give a concrete SEK-IA construction featured with a constant-size trapdoor and the proposed scheme is formally proved to be secure against insider attacks. The performance evaluations show that the communication cost between the receiver and the server in our SEK-IA scheme remains constant, independent of the sender identity set size, and the receiver needs the minimized computational cost to generate a trapdoor to search the data from multiple senders.     

Group key agreement for secure group communication in dynamic peer systems

Self-organizing group key agreement protocols without a centralized administrator are essential to secure group communication in dynamic peer systems. In this paper, we propose a generic construction of a one-round self-organizing group key agreement protocol based on the Chinese Remainder Theorem. In the proposed construction, all group members contribute their own public keys to negotiate a shared encryption public key, which corresponds to all different decryption keys. Using his/her own secret key, each group member is able to decrypt any ciphertext encrypted by the shared encryption key. Following the generic construction, we instantiate a one-round self-organizing group key agreement protocol using the efficient and computationally inexpensive public key cryptosystem NTRU. Both the public key and the message in this protocol are secure against the known lattice attacks. Furthermore, we also briefly describe another concrete scheme with our generic idea, based on the ElGamal public key cryptosystem.     

三接收方公钥密码系统

提出一种三接收方公钥加密方案,该方案中发送方对消息进行加密,而三接收方均能够使用各自的私钥对消息进行解密。基于双线性映射,构造出两个安全性不同的三接收方公钥加密方案。形式化证明如果间隙双线性Diffie-Hellman问题和计算性Diffie-Hellman问题是困难的,则所提的两个方案分别具有选择明文攻击安全和适应性选择密文攻击安全。所提方案仅增加了一项指数运算和一项哈希运算,就实现了3个独立的接收方,因此该方案效率较高。分析表明,该方案能够提高 TLS 协议的安全性并应用于分级监管公钥密码系统。     

应用于数据库安全保护的加解密引擎系统

针对系统业务数据安全存储问题,采用加解密引擎服务对应用端发送数据进行加密,根据用户ID来识别不同用户的传输命令,利用用户私有的KEY进行加密存储。该方案在云计算平台下具有保护用户数据存储安全、隔离数据的功能。当应用端用户查询已加密数据时,加解密引擎服务端根据用户ID读取缓存区用户密钥,解密数据返回给应用端明文数据。当加解密系统和第三方应用进行集成时,加解密引擎将载人用户定义的加密算法、加密矢量等信息,按照用户自身的密钥加密敏感数据,可保证用户敏感数据存储安全并隔离不同用户的业务数据。以某市人口库系统集成为例,验证了方案的可行性。     

基于多比特全同态加密的安全多方计算

本文中,我们首先证明了李增鹏等人提出的多比特多密钥全同态加密方案(MFHE)满足密钥同态性质,利用此性质,可以通过门限解密得到最终解密结果.使用该方案,我们设计了一个在CRS模型下和半恶意攻击者模型下安全的三轮多方计算协议(MPC).该安全多方计算协议的安全性是基于容错学习问题(LWE)的两个变种问题Ferr LWE和Some are errorless.LWE,而且,通过非交互的零知识证明,我们可以把半恶意攻击者模型下安全的三轮多方计算协议转变为在恶意模型下安全的三轮多方计算协议.     

Traceable content protection based on chaos and neural networks

In this paper, a media content encryption/decryption algorithm is designed based on a chaos system and neural networks, which generates random sequences with chaos, and encrypts or decrypts media contents with neural networks in a parallel way. In this scheme, different decryption keys can be used to recover the media content into different copies. That is, the decryption operation gets the content containing certain random sequence that can be used as the identification. With respect to this property, the scheme is used for secure content distribution. Taking the audio content for example, it is encrypted by a key at the sender side and decrypted by different keys at the receiver side. The differences between decryption keys lead to different decrypted audio copies. If one customer distributes his copy to other unauthorized customers, the chaotic sequence contained in the copy can tell the illegal customer. The performances, including security, imperceptibility and robustness, are analyzed, and some experimental results are given to show the scheme's practicability.