素数阶群上可追踪并撤销叛徒的ABE方案*

叛徒追踪和撤销是属性基加密(ABE)需要解决的问题。目前满足自适应安全且可追踪并撤销叛徒的ABE方案(ABTR)在合数阶群上构造。针对合数阶群上双线性配对计算开销过大的问题,利用对偶正交基,首先提出了一个素数阶群上具有扩展通配符的ABE方案(PGWABE),并证明该方案满足自适应安全;在此基础上,利用完全子树构架,将PGWABE方案转变为素数阶群上可追踪并撤销叛徒的ABE方案(PABTR)。与现有方案相比,该方案在同等安全性上效率更高。     

素数阶群上具有扩展通配符的ABE方案

叛徒追踪和撤销是基于属性的加密(ABE)在实际应用中需要解决的问题,具有扩展通配符的ABE方案(GWABE)能够方便地解决上述问题。目前自适应安全的GWABE方案均在合数阶群上构造。针对合数阶上双线性映射计算开销过大的问题,以对偶正交基技术为基础,提出了一种素数阶群上自适应安全的GWABE方案,同时将该方案的安全性归约到判定性线性假设。性能分析表明,该方案在达到自适应安全的基础上,具有更好的效率。     

隐藏访问策略的可追踪属性基加密方案

属性基加密作为一种一对多的加密机制,能够为云存储提供良好的安全性和细粒度访问控制。但在密文策略属性基加密中,一个解密私钥可能会对应多个用户,用户可能会非法共享其私钥以获取不当利益;另外,访问策略通常包含敏感信息,这对隐私性要求较高的场合造成了重大挑战。针对上述问题,提出一个隐藏访问策略的可追踪密文策略属性基加密方案。该方案基于合数阶双线性群进行构造,通过将用户的身份信息嵌入到该用户的私钥中实现可追踪性,将访问策略中的特定敏感属性值隐藏在密文中实现策略隐藏,利用解密测试技术提高解密效率,给出了在标准模型下方案是完全安全和可追踪的证明。对比分析表明,该方案在解密运算方面有所优化,从而降低了解密运算开销,提高了效率。     

可追踪密钥的策略隐藏属性基加密方案

传统的属性基加密方案中存在着访问策略所包含的属性会泄露用户的敏感信息以及恶意用户泄露私钥获取非法利益而不会被追责的问题。同时私钥长度、密文长度和解密运算量均会随属性数量增加而带来较大的通信开销和计算开销。针对以上问题提出了一种可追踪且隐藏访问结构的属性基加密方案。该方案在不影响加/解密效率的前提下提高了加密算法的安全性,并采用双因子身份认证机制实现了更安全高效的访问控制。并且引入一个安全的签名机制用于支持可追踪密钥来追踪恶意用户。该方案基于DBDH假设,在标准模型下被证明是安全的。     

白盒可追踪的属性签名方案

基于属性的签名协议具有匿名性,且私钥不与用户身份绑定,恶意用户可能利用此性质出售私钥而逃过追究。为此,提出可追踪性属性签名方案,使得系统能够通过泄露的私钥破解匿名性并追踪用户身份。给出具有白盒可追踪性的基于属性数字签名协议的密码学原型。通过将Boneh-Boyen签名算法有机嵌入到用户私钥中,实现白盒可追踪性。分析结果表明,该方案具有可证明安全的不可伪造性和完美隐私性,其时间复杂度与目前最优的可追踪属性签名方案仅相差一个常数。     

一个安全可追踪的策略隐藏属性基加密方案

传统的属性基加密方案中存在着访问策略所包含的属性会泄露用户的敏感信息、恶意用户泄露私钥获取非法利益而不会被追责的问题,同时私钥长度、密文长度和解密运算量均会随属性数量增加而带来较大的通信开销和计算开销。对现有多种隐藏策略的属性基加密方案和可追踪的属性基加密方案分别进行深入研究,采用多属性值的方法,并引入一个安全的签名机制,提出了一个用户私钥长度、密文长度和解密运算量均固定的支持可追踪和隐藏策略的密文属性基加密方案,即STH-CP-ABE方案。并基于DBDH(Decisional Bilinear Diffie-Hellman)假设,在标准模型下证明了方案的安全性。     

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.     

属性匹配检测的匿名CP-ABE机制

属性基加密（简称ABE）机制以属性为公钥,将密文和用户私钥与属性关联,能够灵活地表示访问控制策略,从而极大地降低数据共享细粒度访问控制带来的网络带宽和发送节点的处理开销.作为和ABE相关的概念,匿名ABE机制进一步隐藏了密文中的属性信息,因为这些属性是敏感的,并且代表了用户身份.匿名ABE方案中,用户因不确定是否满足访问策略而需进行重复解密尝试,造成巨大且不必要的计算开销.文章提出一种支持属性匹配检测的匿名属性基加密机制,用户通过运行属性匹配检测算法判断用户属性集合是否满足密文的访问策略而无需进行解密尝试,且属性匹配检测的计算开销远低于一次解密尝试.结果分析表明,该解决方案能够显著提高匿名属性基加密机制中的解密效率.同时,可证明方案在双线性判定性假设下的安全性.     

可公开定责的密文策略属性基加密方案

属性基加密利用属性集和访问结构之间的匹配关系实现用户解密权限的控制,从功能上高效灵活地解决了“一对多”的密数据共享问题,在云计算、物联网、大数据等细粒度访问控制和隐私保护领域有光明的应用前景。然而,在属性基加密系统中(以密文策略属性基加密为例),一个属性集合会同时被多个用户拥有,即一个解密私钥会对应多个用户,因此用户敢于共享其解密私钥以非法获利。此外,半可信的中心存在为未授权用户非法颁发私钥的可能。针对属性基加密系统中存在的两类私钥滥用问题,通过用户和中心分别对私钥进行签名的方式,提出一个密文策略属性基加密方案。该方案支持追踪性和公开定责性,任何第三方可以对泄露私钥的原始持有者的身份进行追踪,审计中心可以利用公开参数验证私钥是用户泄露的还是半可信中心非法颁发的。最后,可以证明方案的安全性基于其依赖的加密方案、签名方案。     

抗关键词猜测攻击的可搜索属性基加密方案

可搜索属性基加密能够让属性满足访问控制策略(或用来加密关键词的属性满足用户私钥指定的访问控制策略)的用户搜索加密文件。但是,现有的方案不能抵抗关键词猜测攻击。外部攻击者可以生成若干关键词密文上传到云服务器,侦测云服务器将这些密文返回给哪些用户,进而获取这些用户的搜索信息。因此,提出一种可以抵抗关键词猜测攻击的可搜索属性基加密方案。基于DBDH困难问题,该方案在选择安全模型中被证明是选择明文攻击安全的。     

一个安全公钥广播加密方案

消息的发送者使用广播加密算法通过广播信道将消息发送给用户.公钥加密算法和追踪算法结合在一起,可构成一个公钥广播加密方案.提出了一个完全式公钥广播加密方案.在以往公钥广播加密方案中,消息发送中心替每个用户选择解密私钥,分配解密私钥.而在完全式公钥广播加密方案中,用户的解密私钥是由用户自己所选择的.用户可以随时加入或退出广播系统.当消息发送者发现非法用户时,不要求合法用户作任何改变,就能够很方便地取消这些非法用户.此外,证明了方案中加密算法在DDH假设和适应性选择密文攻击下是安全的.     

一个具有可公开追踪性的叛逆者追踪方案

广播加密系统中,叛逆者追踪方案起着防止数据盗版的重要作用。基于DDH（Decision Diffie-Hellman）假设,采用用户选择个人密钥并由此计算个人公钥,系统利用用户个人公钥来追踪识别叛逆者的思想,提出一个具有可公开追踪性的完全公钥非对称叛逆者追踪方案。该方案可将追踪过程交给任何信任或不信任的人,能撤销或添加用户而不需更新用户的个人密钥,同时,还具有匿名性、黑盒子追踪等特点。     

Access control scheme with tracing for outsourced databases

To manage dynamic access control and deter pirate attacks on outsourced databases, a dynamic access control scheme with tracing is proposed. In our scheme, we introduce the traitor tracing idea into outsource databases, and employ a polynomial function and filter function as the basic means of constructing encryption and decryption procedures to reduce computation, communication, and storage overheads. Compared to previous access control schemes for outsourced databases, our scheme can not only protect sensitive data from leaking and perform scalable encryption at the server side without shipping the outsourced data back to the data owner when group membership is changed, but also provide trace-and-revoke features. When malicious users clone and sell their decryption keys for profit, our scheme can trace the decryption keys to the malicious users and revoke them. Furthermore, our scheme avoids massive message exchanges for establishing the decryption key between the data owner and the user. Compared to previously proposed publickey traitor tracing schemes, our scheme can simultaneously achieve full collusion resistance, full recoverability, full revocation, and black-box traceability. The proof of security and analysis of performance show that our scheme is secure and efficient.     

Fully CCA2 secure identity-based broadcast encryption with black-box accountable authority

The concept of accountable authority identity-based encryption was introduced as a convenient tool to reduce the amount of trust in authorities in identity-based encryption. In this model, if the Private Key Generator (PKG) maliciously re-distributes users’ decryption keys, it runs the risk of being caught and prosecuted. Libert and Vergnaud proposed an accountable authority identity-based broadcast encryption, which allows white-box tracing or weak black-box tracing. Their scheme was proved only secure in selective-ID model. We present a weak black-box accountable authority identity-based broadcast encryption scheme, which is proven as fully CCA2 secure against adaptive adversary with tight reduction. Our scheme achieves O(m) public keys size, O(m) private keys size, and O(1) ciphertext length, where m is the maximum number of receivers allowed in each broadcast.     

Pirate decoder for the broadcast encryption schemes from Crypto 2005

In Crypto'05, Boneh et al. presented two broadcast encryption schemes. Their work has exciting achievements: the header (also called ciphertexts) and the private keys are of constant size. In their paper, they give an open question to construct a traitor tracing algorithm for their broadcast encryption schemes, and combine the two systems to obtain an efficient trace-and-revoke system. In this paper, we give a negative answer to their open question. More precisely, we show that three or more insider users are able to collude to forge a valid private key for pirate decoding against their schemes. Moreover, we prove that there exists no traitor tracing algorithm to identify the colluders. Our pirate decoding can also similarly be applied to Lee et al.'s broadcast encryption schemes in ISPEC'06.     

一个基于PKI的非对称自强迫公钥追踪体制

给出了一个新的基于PKI的公钥追踪体制。本体制中数据发布者的公钥长度及每个授权用户的私钥长度都是不变的。为防止授权用户受到诬陷，采用了非对称的用户私钥。以往的追踪体制无法保证授权用户不将自己的私钥有意泄露给他人，文中采用的追踪体制具有自强迫性，可防止授权用户对其私钥的有意泄露。由于用零知识证明的方式对用户在PKI中的密钥进行了验证，该文的体制可防止用户使用非机密信息构造解密密钥。     

基于MQTT的数据加密传输算法

提出了一种改进MQTT协议的数据传输加密算法MQTT-EA （MQTT Encryption Algorithms）.该算法中,物联网设备端与服务器端随机生成自己的私钥,然后相互通知对方自己的私钥并通过算法组合成最终的会话主密钥,通过DES加密、解密,传输安全数据.模拟了敌手A、B对数据传输过程进行攻击,验证了在会话密钥生成算法没有泄露的前提下MQTT-EA是安全的.     

Efficient trace and revoke schemes

Our goal is to design encryption schemes for mass distribution of data , which enable to (1) deter users from leaking their personal keys, (2) trace the identities of users whose keys were used to construct illegal decryption devices, and (3) revoke these keys as to render the devices dysfunctional. We start by designing an efficient revocation scheme, based on secret sharing. It can remove up to t parties, is secure against coalitions of up to t users, and is more efficient than previous schemes with the same properties. We then show how to enhance the revocation scheme with traitor tracing and self-enforcement properties. More precisely, how to construct schemes such that (1) each user’s personal key contains some sensitive information of that user (e.g., the user’s credit card number), in order to make users reluctant to disclose their keys. (2) An illegal decryption device discloses the identity of users that contributed keys to construct the device. And, (3) it is possible to revoke the keys of corrupt users. For the last point, it is important to be able to do so without publicly disclosing the sensitive information.