一种支持属性撤销的密文策略属性基加密方案

针对传统属性基加密方案中单授权中心计算开销大以及安全性较差等问题,通过引入多个授权中心以及安全两方计算协议等技术,提出一种支持细粒度属性级撤销和用户级撤销的密文策略属性基加密方案。引入多个属性授权中心以颁发并更新属性版本秘钥,同时秘钥生成中心与云存储服务器之间进行安全两方计算等操作,生成并更新用户密钥,从而进行细粒度属性级撤销。在云存储服务器中,对用户列表中的用户唯一秘值及唯一身份值进行操作以实现用户级撤销,同时通过多个授权中心抵抗合谋攻击,并将部分计算工作外包给云端。分析结果表明,与基于AND、访问树和LSSS策略的方案相比,该方案有效增强了系统的安全功能,同时显著降低了系统的计算复杂度。     

A fine-grained privacy protection data aggregation scheme for outsourcing smart grid

Compared with the traditional power grid, smart grid involves many advanced technologies and applications. However, due to the rapid development of various network technologies, smart grid is facing the challenges of balancing privacy, security, efficiency, and functionality. In the proposed scheme, we design a privacy protection scheme for outsourcing smart grid aided by fog computing, which supports fine-grained privacy-protected data aggregation based on user characteristics. The fog server matches the encrypted characteristics in the received message with the encrypted aggregation rules issued by the service provider. Therefore, the service provider can get more fine-grained analysis data based on user characteristics. Different from the existing outsourcing smart grid schemes, the proposed scheme can achieve real-time pricing on the premise of protecting user privacy and achieving system fault tolerance. Finally, experiment analyses demonstrate that the proposed scheme has less computation overhead and lower transmission delay than existing schemes.     

基于双线性对的环签名方案

目前双线性映射作为一种构建密码体制的新工具,在密码学领域中引起了普遍的关注,并在数字签名中得到应用。而环签名因没有群管理员、没有加入和撤出群体过程,签名者只要随机选择若干签名人,利用自己私钥和其他人的公钥进行签名,环签名方案在保护签名人身份不泄露情况下非常有用。利用双线性映射的特性介绍了一个数字签名方案,并在此基础上提出一个新的环签名方案,并对其安全性进行了分析。     

基于区块链的电子医疗记录安全共享

针对电子医疗记录（EMR）共享面临的数据提供商集权化、患者数据管理显被动、互操作效率低、恶意传播等问题,提出一种基于区块链的电子医疗记录安全共享方法。首先,基于商用密码SM2数字签名算法提出一种更加安全高效的泛指定验证者签名证明（UDVSP）方案;然后,设计具有上传、验证、检索、撤销等功能的智能合约,构造基于区块链的电子医疗记录安全共享系统;最后,通过安全性分析和性能分析论证UDVSP方案和共享系统的可行性。安全性分析结果表明,所设计的UDVSP方案满足可证明安全性。性能评估结果表明,与现有常用的UDVSP/UDVS方案相比,节省至少87.42%的计算开销和93.75%的通信代价。区块链智能合约原型系统的仿真结果进一步论证了共享系统的安全性和高效性。     

基于单向函数的无线传感器网络安全数据汇聚方案

为有效减少冗余数据传输,增强安全性,提出了一种基于单向函数的传感器网络安全数据汇聚方案,汇聚节点无须解密数据,利用单向函数完成数据完整性检查、身份认证、数据汇聚等,保证了端到端传输的数据私密性。与相关数据汇聚方案相比,除了具有较小的能耗开销,该方案还在抵抗主动攻击、节点妥协攻击及DoS攻击等恶意行为方面具有较高的安全性。     

Forward-secure identity-based signature with efficient revocation

The security of traditional identity-based signature (IBS) is totally built upon the assumption that the private key is absolutely secure. However, with the increasing use of mobile and unprotected devices in today's cryptosystems, the threat of key exposure represents a more serious and realistic concern. To mitigate the damage of key exposure in the setting of IBS, we propose to integrate key evolution and user revocation into IBS, and present forward-secure identity-based signature with user revocation (FS-RIBS). Specifically, we formalize the syntax and security definition of FS-RIBS, and give a concrete construction. The proposed scheme is proven secure in the standard model under a q-type complexity assumption. To demonstrate the merits of our scheme, we theoretically analyse its performance by comparing it with other related works. Moreover, we provide an implementation and the corresponding timing results of our scheme to show its practicability.     

一种大属性域版本控制的云安全用户属性动态撤销策略

密文策略属性基加密(ciphertext-policy attribute-based encryption, CP-ABE) 作为一种一对多的数据加密技术, 因能实现密文数据安全和细粒度的权限访问控制而引起学术界的广泛关注。尽管目前在该领域已取得了一些研究成果, 然而, 大多数CP-ABE 方案均基于小属性域, 系统属性同时被多个用户共享而难以实现动态的属性撤销, 现有的属性撤销机制在功能复杂性、计算高效性、以及抗合谋攻击安全性方面存在的问题都成为它在实际应用中的障碍。针对上述问题, 提出一种大属性域版本控制的云安全用户属性动态撤销策略。该方案在密文策略属性加密中构造属性及用户版本密钥, 通过更新属性版本密钥实现用户属性撤销, 更新用户版本密钥实现用户撤销。由此避免了基于重加密实现撤销带来的计算和通信开销。该方案基于 q-DBPBDHE假设, 在随机预言模型下证明是静态性安全的。最后, 对方案进行了性能分析与实验验证, 实验结果表明:在保证密文前后向安全性的前提下, 该方案可以实现动态的用户属性撤销和用户撤销且可以抵制多重合谋攻击, 较同类方案本文方案具有较优的功能特性和计算效率。此外, 所提方案基于大属性域, 在实际应用中更加灵活。     

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。     

格上高效的完全动态群签名方案

为降低完全动态群签名加入和撤销机制的复杂性,将动态群签名思想引入NGUYEN等人提出的格上群签名方案,提出一种改进的完全动态群签名方案。在改进方案中,用户产生自己的签名密钥而不是由群管理员产生,当用户加入群时,群管理员验证用户身份并为其颁发证书,用户成为群成员后用自己的签名密钥和证书进行签名。若群成员有不合法行为或想退群,则群管理员和群成员均可执行群成员的撤销操作,使群成员退出该群。由于方案中群成员的签名密钥由自己生成,因此能够抵抗群管理员的陷害攻击。在随机预言模型下,基于错误学习问题和非齐次小整数解问题证明改进方案的安全性。分析结果表明,该方案能够减少加入和撤销机制的计算代价,且密钥长度和签名长度与群成员数量无关,适用于大群组的签名系统。     

Cryptanalysis and improvement of Panda - public auditing for shared data in cloud and internet of things

Cloud computing and internet of things have gained remarkable popularity by a wide spectrum of users recently. Despite of the convenience of cloud storage, security challenges have risen upon the fact that users do not physically possess their data any more. Thus, some auditing schemes are introduced to ensure integrity of the outsourced data. And among them Panda is a public auditing scheme for shared data with efficient and secure user revocation proposed by Wang et al. It argued that it could verify the integrity of shared data with storage correctness and public auditing. In this paper, we analyze this scheme and find some security drawbacks. Firstly, Panda cannot preserve shared data privacy in cloud storage. Furthermore, our analysis shows that Panda is vulnerable to integrity forgery attack, which can be performed by malicious cloud servers to forge a valid auditing proof against any auditing challenge even without correct data storage. Then we pinpoint that the primary cause of the insecurity is the linear combinations of sampled data blocks without random masking properly. Finally, we propose an improvement of Panda together with data privacy preserving and sound public auditing while incurring optimal communication and computation overhead.     

基于双联盟链的智能电网数据共享模型

针对区块链的电网云服务器数据存在数据共享困难和隐私泄露风险,提出一种基于双联盟链的智能电网数据共享模型（DSDCB）。首先,基于星际文件系统（IPFS）在链下存储电力大数据,在链上存储IPFS文件指纹,并使用多重签名公证人将电力数据共享给其他联盟链;然后,在保证隐私不被泄露的情况下,使用代理重加密结合安全多方计算来进行单节点或多节点安全数据共享;最后,利用全同态加密算法在无需解密电力数据的情况下对密文数据进行合理整合。DSDCB的单节点跨链数据共享模型能抵抗51%攻击、女巫攻击、重放攻击和中间人攻击。经证明当恶意参与方少于k个、诚实参与方超过1个时,DSDCB的安全多方跨链数据共享模型能保证数据的安全性与隐私性。仿真对比表明,DSDCB的计算成本低于代理广播再加密（PBRE）和用于安全云存储的加密数据共享方案（CPBRE-DS）,比一轮通信可验证全同态秘密共享（FHNVSS）方案更具有可行性。     

基于云PACS系统的DICOM协议安全通信框架

传统的PACS系统存储和维护海量医疗影像数据成本高昂,且经由DICOM协议传输的影像数据容易遭到黑客攻击,造成数据被非法篡取、病人隐私泄露等数据安全性问题。提出一种PACS云服务模型以满足数据存储、维护、安全传输等需求。设计的统一身份认证框架采用基于USB Key强身份认证方案和基于SSL通用身份认证方案两种混合验证模式,经过安全性分析表明,此框架能够保证数据的秘密性、认证性和完整性,并能抵御常见的中间人攻击、重放攻击和字典攻击,有效确保云PACS系统中DICOM协议安全通信。     

An efficient two-factor user authentication scheme with unlinkability for wireless sensor networks

User authentication with unlinkability is one of the corner stone services for many security and privacy services which are required to secure communications in wireless sensor networks (WSNs). Recently, Xue et al. proposed a temporal-credential-based mutual authentication and key agreement scheme for WSNs, and claimed that their scheme achieves identity and password protection, and the resiliency of stolen smart card attacks. However, we observe that Xue et al.’s scheme is subject to identity guessing attack, tracking attack, privileged insider attack and weak stolen smart card attack. In order to fix the drawbacks, we propose an enhanced authentication scheme with unlinkability. Additionally, the proposed scheme further cuts the computational cost. Therefore, the proposed scheme not only remedies its security flaws but also improves its performance. It is more suitable for practical applications of WSNs than Xue et al.’s scheme.     

车联网中支持直接撤销的外包属性签名方案

数字签名在应对车联网中数据窜改威胁时扮演着重要作用,然而现有的签名方案面临着灵活性、效率、隐私保护、用户密钥管理等诸多问题,难以在车联网中释放潜力。针对这些问题,提出了一个面向车联网的直接可撤销外包属性签名方案。该方案使用了基于线性秘密分享的签名策略机制,赋予车联网用户在签名生成和验证方面的灵活性和隐私保护。此外,设计了一种高效的用户密钥直接撤销机制,以提供对用户的实时撤权。所提方案还构造了一种外包验证方法,从而显著降低了验证者的计算和存储开销。安全性分析结果表明,所提方案在选择消息攻击下具有不可伪造性,并且能够抵抗合谋攻击。实验结果表明了该方案相较于其他方案的优势及其在车联网中的实用性。     

基于SM9算法可证明安全的区块链隐私保护方案

为了解决区块链交易过程中的隐私泄漏问题,对SM9标识密码算法进行改进,提出了基于身份认证的多KGC群签名方案.以联盟链为基础,设计了基于SM9算法可证明安全的区块链隐私保护方案,并对以上方案进行安全性与效率分析.通过分析证明,方案具有签名不可伪造、保证节点匿名及前向安全等特性.通过效率分析：该方案较Al-Riyami等人提出的无证书签名方案减少2次双线性对运算,验签效率提高约40%;较Tseng等人与Chen等人提出的方案分别减少4次与2次指数运算,计算效率整体得到提高.该方案通过多KGC群签名保护交易双方的用户身份,实现在节点间进行身份验证的同时,保护了节点的隐私.     

基于隐私保护的实时电价计费方案

针对智能电网基于实时电价的计费过程中有大量实时用电数据需要交互和计算,且隐私数据保护不够完善的安全问题,提出了一种基于隐私保护的实时电价计费方案。利用加法同态加密、混合乘法同态加密等技术,保证了实时用电数据在通信、数据聚合、电费计算和账单验证过程中的安全。同时,通过聚合签名技术减少了数据认证过程中的开销。通过对所述方案进行安全性分析和性能分析,表明该方案具有很好的安全性且性能较高。     

一个适应性安全的支持用户私钥撤销的KP-ABE方案

用户私钥撤销是基于属性的加密(Attribute Based Encryption,ABE)方案在实际应用中所必需解决的问题.现有的支持用户私钥撤销的ABE方案通过引入用户身份的概念,以撤销用户身份的方式实现了对用户私钥的撤销,但其安全性只能达到选择性安全.本文借鉴已有方案的思想,通过将Lewko等人提出的适应性安全ABE方案与Leyou Zhang提出的适应性安全基于身份的组播加密方案相结合,利用双系统加密技术,在合数阶双线性群上实现了一个适应性安全的支持对用户私钥进行撤销的KP-ABE方案.     

A short identity-based proxy ring signature scheme from RSA

Identity-based proxy ring signature concept was introduced by Cheng et al. in 2004. This primitive is useful where the privacy of proxy signers is required. In this paper, the first short provably secure identity-based proxy ring signature scheme from RSA assumption has been proposed. In addition, the security of the proposed scheme tightly reduces to the RSA assumption, and therefore, the proposed scheme has a proper advantage in security reduction compared to the ones from RSA. The proposed scheme not only outperforms the existing schemes in terms of efficiency and practicality, but also does not suffer from the proxy key exposure attack due to the use of the sequential aggregation paradigm.     

一种基于双线性对的高效环签名方案

本文提出了一种基于身份标识和双线性对的环签名方案,该方案较好地满足了环签名的安全需求,它不需要群建立过程,也无法撤销签名者的匿名性,因而可以有效地保护实际签名者的隐私权。同时,通过引入双线性对节省了计算开销,提高了方案的执行效率。与Zhang提出的环签名方案相比,本方案将环签名验证过程中所需的双线性对计算量由O(n)降低到O(1),计算效率更高。     

智能卡和口令结合的动态认证方案

远程认证协议能有效的保证远程用户和服务器在公共网络上的通信安全。提出一种匿名的安全身份认证方案,通过登录 的动态变化,提供用户登录的匿名性,通过用户和服务器相互验证建立共享的会话密钥,抵抗重放攻击和中间人攻击,实现用户安全和隐私,通过BAN逻辑分析证明改进方案的有效性,通过安全性证明和性能分析说明了新协议比同类型的方案具有更高的安全性、高效性。