用户可实时撤销的云存储数据完整性验证方案

为解决现存数据完整性验证方案中用户难以实时撤销且撤销成本大的问题，提出用户可实时撤销的云存储数据验证方案，为用户设计一个管理员属性，实现用户实时撤销；利用代理重签名技术实现用户撤销过程中的签名替换，避免新用户重新从云端下载数据进行签名并上传；利用代理服务器的可信执行环境保证重签名阶段的信息安全，保护签名信息不被篡改或泄露；在审计挑战中采用随机掩码隐藏关键信息，避免好奇的第三方审计者通过验证信息获取到用户的真实数据。安全分析和性能分析进一步表明，方案是安全且高效的。     

基于代理重签名的支持用户可撤销的云存储数据公共审计方案

针对用户动态可撤销需要新的数据管理员对其前任所管理的数据进行完整性验证的问题,基于单向代理重签名技术提出了具有隐私保护的支持用户可撤销的云存储数据公共审计方案。首先,该方案中所采用的单向代理重签名算法,其代理重签名密钥由当前用户私钥结合已撤销用户公钥生成,不存在私钥泄露问题,能够安全实现数据所有权的转移;其次,该方案证明了恶意的云服务器不能产生伪造的审计证明响应信息来欺骗第三方审计者（TPA）通过审计验证过程;更进一步,该方案采用了随机掩饰码技术,能够有效防止好奇的第三方审计者恢复原始数据块。和Panda方案相比较,所提方案在增加抗合谋攻击功能的基础上,其审计过程中通信开销与计算代价仍全部低于Panda方案。     

EMCA:一种新的多云存储中高效的多副本审计方案

云数据审计是一项允许数据所有者在不下载数据的情况下检查数据是否在远程云服务器上完整存储的技术。目前,云数据审计可分为单副本审计和多副本审计,针对多副本审计方案中计算开销大以及无法审计多云存储数据的不足,提出了一种在多云情景下高效的多副本云数据审计方案。所提方案使用较轻量级的模幂加密技术代替传统上计算成本较高的双线性配对技术,以降低在审计过程中的计算开销,提高了方案的效率。为每个副本数据块生成一个同态验证标签(HVT)作为元数据,当用户发出审计要求,每个云服务提供商生成对应的证据,由云服务器管理者聚合证据,实现了在多云存储中的审计。安全分析表明,所提方案可抵挡恶意云服务提供商的伪造攻击,以及恶意云服务提供商与第三方审计者的合谋攻击。性能分析表明,所提方案在计算开销上低于现有多副本审计方案,实现了高效的多云存储多副本审计。     

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。     

基于盲签名的云共享数据完整性审计方案

云端共享数据完整性审计用来验证一个用户群组共享在云端的数据的完整性。传统方式下,成员用户需要为每一个数据块生成认证器,再将数据块和对应的认证器上传到云服务器中保存。然而用户的计算资源有限且计算能力不高,由用户产生数据块认证器需要消耗用户很大的计算开销。为了节省用户的计算资源,提高认证器生成的效率,提出基于盲签名算法的云共享数据完整性审计方案。用户先对数据块进行盲化再发送到认证器生成中心生成相应的认证器,此外,方案中对第三方审计者TPA进行审计授权,有效地避免了攻击者对于云服务器的DDoS攻击。安全性分析和实验结果表明该方案是安全、高效的。     

高效可撤销的共享数据云存储审计

共享数据的云存储审计是指对群用户共享的云数据的完整性进行审计. 由于在共享数据云存储审计中, 用户可能因各种原因加入和离开用户群, 因此这种方案通常支持群用户撤销. 在大多数现存的共享数据云审计方案中, 用户撤销的计算开销与用户群要上传的文件块总数成线性关系, 造成很大的计算和通信代价, 如何减少用户撤销产生的计算和通...     

移动医疗系统中的可撤销无证书代理重签名方案

代理重签名在保证委托双方私钥安全的前提下, 通过半可信代理实现了双方签名的转换, 在本文方案中, 通过代理重签名实现了在通信过程中终端用户对于身份的隐私要求。移动医疗服务系统因为其有限的计算和存储能力, 需要借助云服务器来对医疗数据进行计算和存储。然而, 在将医疗数据外包给云服务器后, 数据便脱离了用户的控制, 这给用户隐私带来了极大地安全隐患。现有的无证书代理重签名方案大多都不具有撤销功能, 存在着密钥泄露等安全性问题。为了解决这一问题, 本文提出了一种可撤销的无证书代理重签名方案, 在不相互信任的移动医疗服务系统中, 实现了医疗数据传输过程以及云存储过程中的用户匿名性, 同时, 本文方案具有单向性和非交互性, 更适合在大规模的移动医疗系统中使用。此外, 当用户私钥泄露时, 本文利用 KUNode 算法实现了对用户的高效撤销, 并利用移动边缘计算技术将更新密钥和撤销列表的管理外包给移动边缘计算设备,降低了第三方的计算成本, 使其具有较低的延迟。最后, 在随机谕言机模型下证明了所构造的方案在自适应选择消息攻击下的不可伪造性, 并利用 JPBC 库与其他方案进行计算与通信开销的对比。其结果表明, 本方案在具备更优越的功能的同时, 具有较小的计算成本、通信成本和撤销成本。     

具有紧凑标签的基于身份匿名云审计方案

云存储技术具有效率高、可扩展性强等优点。用户可以借助云存储技术节省本地的存储开销,并与他人共享数据。然而,数据存储到云服务器后,用户失去对数据的物理控制,需要有相应的机制保证云中数据的完整性。数据拥有证明（PDP,provable data possession）机制允许用户或用户委托的第三方审计员（TPA,third party auditor）对数据完整性进行验证。但在实际应用中,数据通常由多个用户共同维护,用户在进行完整性验证请求的同时泄露了自己的身份。匿名云审计支持 TPA 在完成数据完整性验证时保证用户的匿名性。在基于身份体制下,匿名云审计方案通常需要借助基于身份的环签名或群签名技术实现,数据标签的构成元素与用户数量相关,使得数据标签不够紧凑,存储效率较低。为了解决这一问题,提出一种基于身份的匿名云审计方案通用构造,使用一个传统体制下的签名方案和一个传统体制下的匿名云审计方案即可构造一个基于身份的匿名云审计方案。基于该通用构造,使用 BLS 签名和一个传统体制下具有紧凑标签的匿名云审计方案设计了具有紧凑标签的基于身份匿名云审计方案。该方案主要优势在于数据标签短,能够减少云服务器的存储压力,提高存储效率。此外,证明了该方案的不可欺骗性和匿名性。     

BTDA:基于半可信第三方的动态云数据更新审计方案

云存储由于具有方便和廉价的优点,自诞生以来便得到了广泛应用。但与传统系统相比,云存储中的用户失去了对数据的直接控制,因此用户最关心的是存储在云上的数据是否安全,其中完整性是安全需求之一。公共审计是验证云数据完整性的有效方法。虽然现有方案不仅能够实现云数据的完整性验证,也能够支持动态数据更新审计,但它们也存在缺点,例如在执行多个二级文件块更新任务时,用户需要一直在线进行更新审计,而且在该过程中用户与云服务器的通信量和用户计算量都较大。基于此,提出了一种基于半可信第三方的动态云数据更新审计方案——BTDA。在BTDA中,用户将二级文件块更新审计任务代理给半可信第三方,因此在二级文件块更新审计过程中,用户可以离线,从而减少了用户端的通信量和计算量。另外,BTDA采用了数据盲化和代理重签名技术来防止半可信第三方和云服务器获取用户敏感数据,从而保护了用户隐私。实验表明,与目前的二级文件块更新审计方案相比,BTDA中的用户端无论在计算时间还是通信量方面都有大幅减少。     

一种基于代数签名的远程数据完整性验证方法

云存储服务中,用户将数据存储在不可信的云储存服务器上,用户数据面临安全考验。针对这种情况,为了让用户可以验证存储在云存储服务器上数据的完整性,提出一种基于代数签名的远程数据完整性验证方法。首先运用代数签名的特性,生成轻型的代数标签进行数据验证,同时引入一种新的数据结构(DT)来实现远程数据的动态更新从而降低数据验证的计算和通信开销。最后给出该方法的正确性和安全性分析,以及性能分析。实验结果表明,在大规模数据验证时,该方法与其他方法相比具有更高的验证效率、较小的计算和通信开销。     

云存储中基于代理重加密的CP-ABE访问控制方案

针对云存储中基于密文策略的属性加密（CP-ABE）访问控制方案存在用户解密开销较大的问题,提出了一种基于代理重加密的CP-ABE （CP-ABE-BPRE）方案,并对密钥的生成方法进行了改进。此方案包含五个组成部分,分别是可信任密钥授权、数据属主、云服务提供商、代理解密服务器和数据访问者,其中云服务器对数据进行重加密,代理解密服务器完成大部分的解密计算。方案能够有效地降低用户的解密开销,在保证数据细粒度访问控制的同时还支持用户属性的直接撤销,并解决了传统CP-ABE方案中因用户私钥被非法盗取带来的数据泄露问题。与其他CP-ABE方案比较,此方案对访问云数据的用户在解密性能方面具有较好的优势。     

Generic user revocation systems for attribute-based encryption in cloud storage

Cloud-based storage is a service model for businesses and individual users that involves paid or free storage resources. This service model enables on-demand storage capacity and management to users anywhere via the Internet. Because most cloud storage is provided by third-party service providers, the trust required for the cloud storage providers and the shared multi-tenant environment present special challenges for data protection and access control. Attribute-based encryption (ABE) not only protects data secrecy, but also has ciphertexts or decryption keys associated with fine-grained access policies that are automatically enforced during the decryption process. This enforcement puts data access under control at each data item level. However, ABE schemes have practical limitations on dynamic user revocation. In this paper, we propose two generic user revocation systems for ABE with user privacy protection, user revocation via ciphertext re-encryption (UR-CRE) and user revocation via cloud storage providers (UR-CSP), which work with any type of ABE scheme to dynamically revoke users.     

支持受损数据定位与恢复的动态群用户可证明存储

The outsourced storage mode of cloud computing leads to the separation of data ownership and management rights of data owners, which changes the data storage network model and security model. To effectively deal with the software and hardware failures of the cloud server and the potential dishonest service provider and also ensure the availability of the data owners’ data, the design of secure and efficient data availability and recoverability auditing scheme has both theoretical and practical importance in solving the concern of users and ensuring the security of cloud data. However, most of the existing studies were designed for the security and efficiency of data integrity or recoverability schemes, without considering the fast identification and reliable recovery of damaged data under dynamic group users. Thus, to quickly identify and recover damaged data, a publicly verifiable proof of storage scheme was proposed for dynamic group cloud users. The designed scheme enabled a trusted third-party auditor to efficiently identify the damaged files through a challenge-response protocol and allowed the cloud storage server to effectively recover them when the degree of data damage is less than an error correction ability threshold. The scheme combined association calculation and accumulation calculation, which effectively reduced the number of calculations for the identification of damaged data. By combining erasure coding and shared coding technology, the scheme achieved effective recovery of damaged data of dynamic group users. At the same time, the scheme also supported dynamic user revocation, which ensured the integrity audit and reliable recovery of the collective data after user revocation. The network model and threat model of the designed scheme were defined and the security of the scheme under the corresponding security model was proved. Through the prototype implementation of the scheme in the real environment and the modular performance analysis, it is proved that the proposed scheme can effectively identify the damaged data and reliably recover the cloud data when the data is damaged. Besides, compared with other schemes, it is also proved that the proposed scheme has less computational overhead in identifying and recovering damaged data. © 2022, Beijing Xintong Media Co., Ltd.. All rights reserved.     

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。     

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。