可支持属性撤销的基于 CP-ABE 可搜索加密方案

针对目前基于属性的可搜索加密方案存在密钥泄露以及不支持属性撤销的问题,提出了一种云环境下,安全高效、可支持属性撤销的基于 CP-ABE （ciphertext-policy attribute based encryption）的可搜索加密方案。该方案不仅可支持细粒度的访问控制,具有较高的计算效率,且用户密钥使用随机值盲化后提交服务器,保证了用户密钥的保密性和安全性。该方案支持用户属性的撤销,并在属性撤销过程中,将密文更新的大部分工作转移给云服务提供商完成,方案在保证安全性的前提下,进一步降低了用户的计算代价。方案的安全性基于 DL（decisional linear）假设,在通用模型下具有选择明文攻击安全,抗合谋攻击,前向安全和后向安全。     

理想格上支持访问树的属性基加密方案

针对量子时代下属性基加密(attribute-based encryption,ABE)机制中访问结构设计较复杂的问题,结合Zhu等提出的基于R-LWE(learning with error over ring)的属性基加密方案,提出一种理想格上支持树形访问结构的密文策略属性基加密方案。该方案将格理论应用到属性基加密机制中,采用访问树表示访问策略。访问树的叶子节点表示属性,非叶子结点表示策略操作符,通过Shamir秘密共享技术构造灵活的访问表达式,支持访问策略的与、或、门限操作,实现对密文的访问控制。理想格上的加密方案具有私钥尺寸小、运算效率高等优点。该方案基于理想格上R-LWE难题,满足标准模型下选择明文攻击安全。通过与相关方案对比分析表明,该方案在保证性能不变的前提下,能够抵抗量子攻击,实现灵活的访问策略。     

可撤销属性的格基属性加密方案

针对量子环境下属性加密体制中属性撤销的问题,结合Zhang等提出的格上基于密文的属性加密方案,在格上构建了一个可撤销属性的格基属性加密方案。通过属性撤销列表,在二叉树结构下将未被撤销属性对应的密钥进行更新,从而达到撤销属性的目的。利用Shamir门限秘密共享的思想,实现了门限访问控制策略。该方案在随机预言机模型下是选择性安全的,安全性规约到错误学习问题。分析表明该方案在量子攻击下是安全的,并且支持灵活的门限访问控制策略。     

基于格的公钥加密与证书基加密简

证书基加密(CBE)结合了基于身份加密和公钥基础设施的各自优点,然而基于传统数学假设的CBE不能有效抵御量子算法的攻击.为此构建了一个基于格的CBE方案,可有效抵御量子算法的攻击.首先构建出一个基于格的公钥加密(PKE)方案,之后利用该PKE构建出基于格的CBE方案.该方案可被规约为格上的学习误差(LWE)问题,因此得到的CBE为随机不可区分选择明文攻击安全的.该方案是目前为止已知的第一个基于格的CBE方案.     

基于格的公钥加密与证书基加密

证书基加密(CBE)结合了基于身份加密和公钥基础设施的各自优点,然而基于传统数学假设的CBE不能有效抵御量子算法的攻击.为此构建了一个基于格的CBE方案,可有效抵御量子算法的攻击.首先构建出一个基于格的公钥加密(PKE)方案,之后利用该PKE构建出基于格的CBE方案.该方案可被规约为格上的学习误差(LWE)问题,因此得到的CBE为随机不可区分选择明文攻击安全的.该方案是目前为止已知的第一个基于格的CBE方案.     

属性盲化的模糊可搜索加密云存储方案

为保护基于属性的密文策略（ciphertext-policy attribute-based encryption,CP-ABE）可搜索加密云存储机制中数据使用者的属性隐私,实现云存储模糊可搜索加密,该文提出一种属性盲化的模糊可搜索加密云存储（attribute blinding fuzzy searchable encryption cloud storage,ABFSECS）方案.数据使用者的每个访问属性被随机盲化,再聚合为一个完整的盲化属性.通过关键字索引集和数据使用者生成的关键字陷门的匹配计算,实现了模糊可搜索加密云存储机制.利用云服务器的强大计算资源,引入预解密操作,减少了数据使用者的计算时间开销.安全性分析表明,ABFSECS方案具有不可伪造性,可抵抗数据使用者与云存储服务器间的共谋攻击,不会泄露数据使用者的属性隐私信息.      

基于LWE问题构造密码方案综述

在后量子密码时代,如何设计可以抵抗量子计算攻击的密码体制是后量子密码的主要任务,基于格的公钥密码体制被认为是最有可能抵御量子威胁的密码体制之一,基于容错学习(learning with errors, LWE)问题构建的密码体制是基于格密码发展实用前景最好的两种构建方案之一。从基于LWE问题构建基于属性加密方案、全同态加密方案、函数加密方案、密钥交换协议、数字签名方案等5个方面,对基于LWE问题构造的密码方案和当前研究面临的挑战进行了总结。     

一种可外包解密的高效密文策略的属性基加密方案

基于属性基的加密方案提供了一种对加密数据进行复杂访问控制的机制。但在大多数属性基加密系统中,密文长短和解密开销会随访问策略的复杂性而增加,限制了在资源有限的设备上运行程序。针对该问题,通过引入外包解密方法,构造了一个高效的、抗共谋攻击的可外包解密的密文策略的属性基加密方案,该方案在加密算法构造过程中引入线性密钥共享矩阵作为输入,并根据该矩阵选择随机指数,使得私钥随机分布,从而实现了抗共谋攻击,且方案在解密过程中引入了外包解密,只需要用户进行少量的计算便可得到密文相应的明文,从而很好解决了资源制约性问题。本文提出的安全证明是在非交互模型下、判定性平行双线性Diffie-Hellman幂元假设下进行的,且通过效率与安全性分析得出本方案拥有良好的性能。     

基于身份的同态加密

目的提出一种格上的基于身份的同态加密方案。方法利用格上的LWE(learning with error)难题将身份信息加入参数的设置,选取加密所用的密钥,以LWE加密算法,身份加密算法以及同态加法的要求为基础。结果利用该密钥加密的输出结果满足同态加法,证明了方案的正确性和在适应性选择身份和选择明文攻击下(IND-ID-CPA)的安全性。结论方案可以抵抗量子计算的攻击,密钥短,便于密钥的管理,可以直接对加密信息进行处理。     

可撤销的公钥加密方案的形式化分析

通常的密码系统,IBE或者PKI都必须提供从系统中撤销用户私钥的途径,同样PEKS也应该提供撤销陷门的方式.本文研究了可高效撤销的无需安全信道的带关键字搜索公钥加密方案的形式化定义及安全模型.基于BDH问题,可证明方案的安全性.     

混合云模式下数据安全存储方案

针对混合云模式下数据安全存储与共享使用的问题,提出一种适用于混合云模式下的高效数据安全共享方案,该方案采用密文策略的属性基加密机制加密数据,通过私有云将密文数据存储在公有云上;移动用户访问云数据时,采用匿名密钥协商技术和委托加解密方法,保证用户对数据的快速访问.实验结果表明,本方案能够保证公有云上数据的安全存储,支持细粒度的访问控制,同时将大部分解密计算委托给私有云,减少移动云用户访问云数据的处理时间,使得其加解密时间为恒定值,不会随着属性的增多而线性增长.      

支持邻接关系查询的图结构密文搜索方案

现有的密文搜索方案不支持复杂数据结构,因此,提出一个针对图结构的密文搜索模型,给出其算法的形式化定义及安全模型.利用矩阵结构的加密索引提出一个支持邻接关系查询的图结构密文搜索方案,给出了方案算法的具体描述,并对安全性与效率进行分析.方案使用伪随机函数和伪随机置换,保证了用户的图数据和索引信息不被泄露,并通过现实模型实验和理想模型实验的方法进行安全性证明.对比传统密文搜索方案,该方案支持更加灵活的查询,并拥有更高的效率,在大数据环境下拥有广泛的应用前景.     

一种面向密文大型数据集的可搜索加密方案

为解决可搜索加密方案中由于安全索引过大而导致的关键词搜索时间复杂度过高这一问题,结合云存储应用环境,提出了一种面向密文大型数据集的可搜索加密方案.针对云存储环境中数据集过大的用户,使用块状存储结构优化安全索引的数据结构,将安全索引按照分块参数分为Small,Medium,Large三类.在关键词搜索过程中采用间接寻址的方式,使得在安全索引过大的情况下,仍然能保持良好的搜索时间复杂度,达到用户可接受的范围.实验结果表明,随着安全索引的增大,关键词搜索时间达到了亚线性.     

基于生物信息的可验证公钥可搜索加密协议

可搜索加密保证了加密云数据的可检索性,然而提供云服务的一方并不是完全可信的,利益驱使其不诚实地执行搜索或恶意隐瞒数据泄露,因此对加密搜索结果进行验证是非常必要的。结合已有的研究成果,得到了一个可验证公钥可搜索加密协议模型。从此模型出发,利用布隆过滤器建立搜索结构,利用基于生物信息的加密技术建立访问控制,利用双线性签名技术等建立认证,实现了基于生物特征的公钥可搜索加密协议的可验证性,最后对其正确性和安全性进行了证明。验证结果表明该方案在一定程度上保证了加密搜索的安全性和搜索结果的可验证性。     

支持用户撤销的多授权机构的属性加密方案

目前多数基于属性加密的云存储访问控制研究是基于单授权机构,系统内仅有一个授权机构为用户颁发属性密钥,可信而好奇的单授权机构会凭借用户提交的属性对用户的身份、职业等隐私信息进行判断和推测,特别是在单授权机构不可信或遭受恶意攻击的情况下,可能造成密钥泄露而导致云端数据被非法解密。为了避免上述两种安全问题,结合现有的多授权机构的思想,使不同权限的授权机构管理不同属性并进行属性相关密钥分发,大大降低了单一信任机构的工作量,解决了单授权机构下的密钥泄露或滥用问题,同时提高了用户的隐私数据保护;通过访问树技术实现了AND、OR及Threshold灵活访问策略,且将用户身份标识设置在访问树中来实现用户的撤销,撤销出现后只需更新部分密文而无需更新属性密钥,因而减少了计算开销。在标准模型下证明了该方案在选择身份属性攻击模型下是安全的,其安全性规约到判定性双线性Diffie-Hellman(decisional bilinear Diffie-Hellman, DBDH)问题。     

基于Ring-LPN的高效公钥加密方案

LPN(Learning Parity With Noise)问题是构造后量子密码方案的基础问题之一。基于LPN构造的密码方案具有计算速度快和抗量子计算攻击的优点,但基于普通LPN构造的密码方案存在密钥空间大这一影响其可用性的缺点。基于结构化的LPN（比如Ring-LPN、 Toepliz-LPN等）构造公钥密码可以降低存储要求,进一步提高方案的效率。因此,利用Ring-LPN的特有优势并结合标签加密构造技术,提出并证明了环上的背包问题,设计了一个基于Ring-LPN且CCA（Chosen-Ciphertext-Attacks）安全的公钥加密方案。与基于普通LPN的同类型密码方案相比较,所提出的方案以环多项式向量为公私钥,在计算上采取快速傅里叶变换,可以大幅提高加解密速率,因此方案具有更小的计算开销和存储开销;与达到相同安全级别的LPN方案相比,所需的样本数更少,密文扩展率更小。同时,方案的CCA安全性在标准模型下归约到了Ring-LPN假设。     

一种新型的安全云存储模型

针对云存储中的数据安全访问控制问题,设计了一个以云服务器为中心节点,支持不同权限多用户访问的安全高效的云存储模型。该模型利用椭圆曲线公钥密码设计具有语义安全的可搜索加密算法,并结合关键字相关度定义和保序加密算法提高数据检索准确性,降低系统通信负担;通过代理加密思想、用户访问控制列表和用户——数据访问控制矩阵实现不同权限用户的访问控制,安全灵活解决动态用户密钥管理问题。最后通过对模型安全性和模型效率两个方面对比分析,对模型可行性给出了证明。     

基于BSSEVD的可搜索加密方案原型系统设计与实现

针对大型数据集条件下，安全索引文件过大而导致可搜索加密方案的关键字搜索时间复杂度过高、效率低的问题，提出了大型数据集下支持布尔搜索的可搜索加密方案(BSSEVD).方案采用三层间接寻址块状存储安全索引的方法优化安全索引存储结构，通过增加关键字交集安全索引解决多关键字布尔搜索导致的泄露增加问题.并在该方案基础上，设计与实现可搜索加密方案原型系统.该系统主要包括文件预处理模块、初始化模块和关键字搜索模块等三大模块.通过实验测试对系统的性能进行分析，实验结果表明该方案计算效率得到了较大的提升.     

基于区块链的电子病历共享与可验证方案

为解决传统电子病历存储方案共享难、数据易篡改和隐私泄露问题,为此构建一种基于区块链的电子病历可搜索加密存储、高效共享与可验证方案。通过使用简洁非交互零知识证明(zero-knowledge succinct non-interactive arguments of knowledge, zk-SNARKs)构建用户身份认证系统,提高用户身份的隐私性,匿名性。通过提出基于改进Merkle树的格可搜索加密方案,实现电子病历的可搜索加密与验证方案;并在此基础上通过智能合约构造搜索方案的双重验证。通过将相应的加密数据外包到星际文件系统(interplanetary file system, IPFS)以降低存储成本。通过实验对加密算法性能、智能合约时间和花费开销、链下存储性能进行仿真测试。验证了该系统能够满足电子病历系统应用需求,并提高了数据完整性、搜索效率性和身份保密性。