基于二叉树存储的多用户ORAM方案

随着大数据及数据挖掘技术的发展,云计算环境中用户访问模式成为泄露用户隐私的一种途径.不经意随机存取技术(ORAM)是保护用户访问模式的一种有效途径.现有的ORAM方案中,大部分只支持单个用户,而唯一支持多用户的ORAM方案是基于分层ORAM方案设计的,但是其混淆过程的计算复杂度高.为了避免混淆过程,在基于二叉树ORAM方案的基础上,构造了一个多用户的ORAM方案.首先,改进了一个代理加密方案,然后在多个用户和服务器之间引入一个代理,利用改进的代理加密机制,将不同用户加密的数据,通过代理再次加密成相同密钥加密的数据存储到服务器.该方案的安全性基于伪随机函数的不可区分性,其最差情况下的计算复杂度和平均计算复杂度均为O(log2n),比现有的多用户ORAM方案的效率高.     

完全隐藏策略的基于属性可搜索加密方案

目前的基于属性可搜索加密方案（ATT-PEKS）,虽然解决了关键词密文只能被唯一用户搜索的限制,实现了加密数据的多用户共享,但是却没有隐藏访问策略,访问策略一旦被不好奇且不可信赖的服务器攻击者获取到,可能会造成机密信息的泄露。所以,为了解决此问题,提出了完全隐藏策略的基于属性可搜索加密方案,并给出了具体的算法构造,使得方案不仅具有多用户数据共享的优势,还实现了访问策略的完全隐藏。并对此方案进行了安全性以及性能分析,证明了方案具有在属性集合模型下的抗攻击性安全,还能保证索引和关键词明文的机密性。在性能方面使用较少的运算量就可实现隐藏访问策略和加密数据共享两大功能。     

可防止无关属性干扰的属性基加密方案

为了提高属性基加密中访问结构的表达能力,同时避免访问结构中无关属性干扰,提出了一种基于简化有序二元决策图（ROBDD）访问结构的CP-ABE方案。该方案中ROBDD访问结构可有效表达具有复杂访问逻辑的访问策略,并可防止无关属性干扰,提高了加密速度。通过RSA属性认证机制进行ROBDD非叶子节点中属性认证,实现了抗串谋攻击和对用户属性集的保护。使用ROBDD中有效路径特征值和加密参数创建多项式,任何有效路径特征值经过多项式计算均可得到加密参数,降低了密文存储开销。该方案实现了用户撤销、用户属性撤销和系统属性撤销。性能分析和实验仿真表明,所提方案有更高的加解密效率,更低的密文存储开销。     

基于属性加密的雾协同云数据共享方案

为解决现有的属性加密数据共享方案粗粒度和开销大等问题,提出一种能保证数据隐私且访问控制灵活的雾协同云数据共享方案(FAC-ABE)。设计属性加密机制,将数据的访问控制策略分为个性化和专业化两种。通过个性化的访问策略,根据用户的经验和偏好,将数据共享给相应的云端。利用雾节点对数据分类,将共享的数据分流,保障数据共享给专业的云服务器。安全分析结果表明,该方案能保障数据机密性,实现更细粒度的访问控制。实验结果表明,用户能将加密开销转移到雾节点上,降低了云端用户开销。     

密文策略属性加密中的撤销控制方案

在云环境下使用数据共享功能时，由于云环境的复杂性，需要对数据进行安全保护和访问控制，这就要求使用加密机制。基于密文策略属性的加密（CP-ABE）是当前广泛使用的加密机制，它可以根据用户的属性来设置访问权限，任何具有合格访问权限的用户都可以访问数据。然而云是一个动态环境，有时可能只允许具有访问权限用户中的一部分用户访问数据，这就需要用户权限的撤销机制。然而，在CP-ABE中，访问权撤销或用户撤销是一个冗长且代价高昂的事件。所提出方案根据对CP-ABE流程的改进，在原密文中嵌入了可灵活控制的用户个人秘密，使得用户权限撤销时既不要求使用新访问策略的用户撤销数据，也不要求对数据进行重新加密，大幅减少撤销时的计算成本。与知名CP-ABE撤销方案对比，所提出方案的计算成本更低且具有良好的安全性。     

医疗云中高效安全的数据共享方案研究

随着云计算的快速发展,个人电子病历记录（Personal Health Record,PHR）作为一种新兴的健康信息交换模式,已经成为研究与应用领域的热点话题。为了实现医疗云中安全高效的数据共享,提出了可撤销的基于CP-ABE的数据共享方案。在该方案中,医疗用户被划分为个人区域（PSD）和公共区域（PUD）。在PSD中,采用改进的聚合加密（IKAE）和改进的属性签名方案分别来实现读和写访问权限。对于PUD的医疗用户来说,使用可撤销的外包加解密方案,在很大程度上减少了PHR用户的开销。该方案还可以实现及时的用户和属性撤销,并且引入多授权机构来降低密钥管理的复杂度。最后通过性能分析证明了该方案的高效性和安全性。     

分级管理权限匿名多用户云加密搜索方案

针对目前云计算环境下多用户加密搜索方案存在的问题,首先提出了一个基本的多用户加密搜索方案,然后将这个基本方案延伸为匿名的分级管理权限的多用户加密搜索方案。与已有的大多数方案相比,该方案不仅实现了对关键字信息的保护,也实现了对用户身份隐私的保护;同时数据拥有者可以直接控制用户查询权限,而不是云端服务器。此外,通过采用一种特殊的查询密钥生成规则,实现了分级管理用户的查询权限。安全分析表明该方案是安全的,同时性能分析及实验数据表明该方案是实际可行的。     

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。     

基于云雾计算的可追踪可撤销密文策略属性基加密方案

针对资源受限的边缘设备在属性基加密中存在的解密工作开销较大,以及缺乏有效的用户追踪与撤销的问题,提出了一种支持云雾计算的可追踪可撤销的密文策略属性基加密（CP-ABE）方案。首先,通过对雾节点的引入,使得密文存储、外包解密等工作能够放在距离用户更近的雾节点进行,这样既有效地保护了用户的隐私数据,又减少了用户的计算开销;其次,针对属性基加密系统中用户权限变更、用户有意或无意地泄露自己密钥等行为,加入了用户的追踪和撤销功能;最后,通过算法追踪到做出上述行为的恶意用户身份后,将该用户加入撤销列表,从而取消该用户访问权限。性能分析表明,所提方案用户端的解密开销降低至一次乘法运算和一次指数运算,能够为用户节省大量带宽与解密时间,且该方案支持恶意用户的追踪与撤销。因此所提方案适用于云雾环境下计算资源受限设备的数据共享。     

云存储中基于隐私保护的高效的微型加密方案

针对云存储环境中用户属性不确定性、访问结构公开性等导致密用户信息遭受泄露的问题,提出了云存储中基于隐私保护的高效的微型加密方案。完全隐藏访问结构,利用代理重加密技术引入属性撤销机制,同时提供一个长度与属性数量无关的解密密钥,设计了一种更加安全高效且适用范围广基于属性的加密方案。结果表明,该方案可以实现存储数据的灵活访问,增加了对于敏感信息的隐私保护,且适用于存储空间受限的微型设备上。     

基于ATP-ABE的访问控制方案

对访问控制机制中存在的安全性和有效性的问题进行了研究，提出了基于访问树剪枝的属性加密ATP-ABE（Access Tree Pruning Attribute Based Encryption）的访问控制方案。当ATP-ABE算法需要访问它的树型结构访问策略时，通过剪枝处理访问树结构中包含用户ID属性节点的分支，提高了用户所有者DO（Data Owner）管理和控制属性的效率，更加有效地实现了数据共享。还为访问树结构设计了许可访问属性，使DO仍保留共享数据的关键属性，并且能够完全控制它们的共享数据。基于决策双线性密钥交换算法DBDH（Decisional Bilinear Diffie-Hellman）假设分析了ATP-ABE方案的安全性，研究结果表明与两种经典ABE方案比较，ATP-ABE更加有效地减少了算法的系统设置、私钥生成、密文大小、用户属性撤销以及加解密过程中的计算开销，并给出了定量结论。     

多用户通信机制中支持隐私保护的属性基动态广播加密

云计算和物联网的快速发展使多用户信息共享机制备受关注,然而当用户将个人数据上传到云服务器与不同用户共享时,未经授权的用户和不可信的第三方云服务提供商会窥探这些隐私数据,对数据安全和用户隐私构成严重威胁。此外,多用户共享机制还存在访问控制不灵活、用户撤销和动态管理等问题。为了解决这些问题,文章结合属性基加密与广播加密技术提出一种动态广播加密机制。该方案在保证数据安全的同时,利用不经意传输协议,实现了接收者的匿名,保护了用户隐私。此外,该方案还支持新用户随时动态加入系统,且不影响原用户在系统中的解密能力,并实现了用户撤销和快速解密。性能分析表明,该方案较已有方案在安全性和效率方面有明显优势。     

基于椭圆曲线加密且支持撤销的属性基加密方案

在云终端用户资源受限的场景中,传统属性基加密方案中存在着计算开销大以及不能实现实时撤销的不足。为了实现云端数据安全高效的共享,提出了一种基于椭圆曲线加密（ECC）算法且支持细粒度撤销的属性基加密方案。该方案使用计算较轻量级的椭圆曲线上的标量乘法代替传统属性基加密方案中计算开销较大的双线性配对,以降低系统中用户在解密时的计算开销,提高系统的效率,使方案更适用于资源受限的云终端用户场景。利用表达能力更强和计算更高效的有序二元决策图（OBDD）结构来描述用户定义的访问策略,以减少嵌入密文中的冗余属性来缩短密文长度。为每个属性建立一个由拥有该属性用户组成的属性组,并为组内每个成员生成唯一的用户属性组密钥。当发生属性撤销时,利用最小子集覆盖技术为组内剩余成员生成新的属性组,实现实时的细粒度属性撤销。安全分析表明,所提方案具有选择明文攻击不可区分性、前向安全性和后向安全性;性能分析表明,所提方案在访问结构表达和计算能力上优于（t,n）门限秘密共享方案和线性秘密共享方案（LSSS）,其解密计算效率满足资源受限的云终端用户的需求。     

一种安全的具有匿名性的可搜索加密方案

2004年,Boneh等利用匿名的基于身份加密方案构造了一个公钥可搜索加密方案（PEKS）,解决了特定环境下对加密数据进行检索的这一困难工作。已有的可搜索加密方案,都是实现对关键词信息的保护,其实一个真正安全的可搜索加密方案,在保证搜索能力的前提下,不仅要实现对关键词信息的保护,也要实现对消息查询方信息的保护。提出具有匿名性的基于身份可搜索方案（ANO-IBEKS）的构造算法,给出了方案在随机预言机模型下语义安全性的证明。该方案可以很好地解决大量数据交给第三方服务器存储（比如网络存储）的关键词密文查询问题,可以有效地保护查询关键词和查询者身份等敏感信息,无法追踪究竟是哪个用户查询了什么信息。     

A general transformation from KP-ABE to searchable encryption

Users are inclined to share sensitive data in a remote server if no strong security mechanism is in place. Searchable encryption satisfies the need of users to execute a search encrypted data. Previous searchable encryption methods such as “public key encryption with keyword search (PEKS)” restricted the data access to certain users, because only the assigned users were able to search the encrypted data. In this paper we will discuss the relation between Attribute Based Encryption (ABE) and searchable encryption and define a weak anonymity of the ABE scheme, named “attribute privacy”. With this weak anonymity, we propose a general transformation from ABE to Attribute Based Encryption with Keyword Search (ABEKS) and a concrete attribute private key-policy ABE (KP-ABE) scheme. We present an ABEKS scheme based on this KP-ABE scheme and permit multi-users to execute a flexible search on the remote encrypted data.     

不经意随机访问机研究综述

随着云计算与大数据技术的发展,隐私保护越来越受到人们的关注.加密是一种常见的保护数据隐私的方法,但是单纯地利用加密手段并不能抵抗所有类型的攻击.攻击者可以通过观察用户对数据的访问模式来推断隐私信息,其中包括数据的重要程度、数据的关联性,甚至是加密数据的内容等.不经意随机访问机是一种重要的保护访问模式的手段,它通过混淆每一次访问过程,使其与随机访问不可区分,从而保护真实访问中的访问操作、访问位置等信息.不经意随机访问机在安全云存储系统以及安全计算领域有着非常重要的作用.利用不经意随机访问机可以降低攻击者通过访问模式推测隐私信息的可能性,减小系统受到的攻击面,从而提供更安全更完整的服务.对不经意随机访问机的研究与应用进行综述,主要介绍了不经意随机访问机的相关概念以及设计方法,重点分析并总结了目前学术界研究的性能优化的常见策略及其优劣性,主要包括针对客户端与服务器的平均带宽与最坏情况带宽优化、存储开销优化以及交互轮数优化等方面.同时讨论了将不经意随机访问机应用于安全存储系统的一般性问题,如数据完整性保护以及支持多用户并发访问等,也讨论了将其应用于安全计算领域的问题,如安全计算协议设计以及不经意数据结构的设计等;最后,对不经意随机访问机未来的研究方向进行了展望.     

Sharing your privileges securely: a key-insulated attribute based proxy re-encryption scheme for IoT

Attribute based proxy re-encryption (ABPRE) combines the merits of proxy re-encryption and attribute based encryption, which allows a delegator to re-encrypt the ciphertext according to the delegatees’ attributes. The theoretical foundations of ABPRE has been well studied, yet to date there are still issues in schemes of ABPRE, among which time-bounded security and key exposure protection for the re-encryption keys are the most concerning ones. Within the current ABPRE framework, the re-encryption keys are generated independently of the system time segments and the forward security protection is not guaranteed when the users’ access privileges are altered. In this paper, we present a key-insulated ABPRE scheme for IoT scenario. We realize secure and fine-grained data sharing by utilizing attribute based encryption over the encrypted data, as well as adopting key-insulation mechanism to provide forward security for re-encryption keys and private keys of users. In particular, the lifetime of the system is divided into several time slices, and when system enters into a new slice, the user’s private keys need are required to be refreshed. Therefore, the users’ access privileges in our system are time-bounded, and both re-encryption keys and private keys can be protected, which will enhance the security level during data re-encryption, especially in situations when key exposure or privilege alternation happens. Our scheme is proved to be secure under MDBDH hardness assumptions as well as against collusion attack. In addition, the public parameters do not have to be changed during the evolution of users’ private keys, which will require less computation resources brought by parameter synchronization in IoT.