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。     

基于属性的可搜索加密方案

构造了一个效率更高的基于属性的可搜索加密方案,通过引入指定检验者的公私钥对使得陷门的传输不使用安全信道,能够在关键字密文与查询者之间处于一对多的环境中实现查询目的,而且所构造的方案在标准模型下可证明安全。     

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NTRU格的云数据可撤销属性基加密方案

针对现有基于离散对数求解难题的云数据加密方案无法抵御量子计算攻击并同时实现安全有效的属性撤销问题,提出一种基于NTRU格的云数据可撤销密文策略属性基加密方案RNL-ABE.首先将基于NTRU格的加密算法与属性基加密结合以抵御量子计算攻击,实现细粒度访问控制和安全属性撤销,避免重新进行密钥分发;改进密钥结构,防止系统中的合法用户、撤销用户、外部攻击者之间实施共谋攻击.最后基于环上误差学习难题(R-LWE),对RNL-ABE方案进行了形式化证明,并与同类型方案进行了仿真性能比较.结果表明:RNL-ABE方案在选择属性集模型下能够抵御量子计算攻击并实现安全的属性撤销;相比其他同类型方案,所提出方案在效率上更具有优势,计算和通信开销均减少50%以上.     

密文策略的权重属性基加密方案

在综合分析现有密文策略属性基加密方案的基础上,针对现有密文策略属性基加密方案较少考虑属性重要性的现状,将权重的概念引入到密文策略属性基加密方案中.授权机构依据属性在系统中的重要程度为其分配不同的权值,并依据属性的权值,通过属性转化算法将属性集合转化为属性权重分割集,利用线性秘密共享方法来实现密文策略权重属性基加密方案.提出了密文策略权重属性基加密方案的安全模型,在判定性双线性Diffie-Hellman指数假设下证明了该方案在标准模型下抵抗选择明文攻击的能力.密文策略权重属性基加密方案尽管在密文和密钥长度方面有所增加,但方案既可以支持细粒度的访问控制,又可以体现出属性的重要性,更加贴近于实际环境.     

支持多用户的高效前向安全可搜索加密方案

大多数已有的前向安全可搜索加密方案主要针对单用户环境,本地存储的关键词状态使得这些方案无法有效拓展到多用户环境;同时支持多用户检索的前向安全方案较少,且需要增设可信的代理服务器,带来了额外的开销,实用性不足。针对目前缺乏实用的多用户前向安全可搜索加密方案的问题,基于一个双链索引结构,设计了满足前向安全和支持多用户检索且无需增设代理服务器的可搜索加密方案(EMFS)。该方案中,双层索引结构由主链索引和侧链索引组成,其中主链索引由陷门单向函数和全局状态生成,不依赖于各个关键词的单独状态,从而避免了关键词状态在多用户间的同步问题;侧链索引采用流密码的方式生成,提高了搜索效率。并将EMFS方案与3个现有的单用户前向安全方案(Sophos、FAST、BESTIE)进行对比实验,实验结果表明EMFS方案有良好的拓展性和实用性:(1)EMFS方案以合理的搜索性能代价实现了支持多用户检索的拓展;(2)EMFS方案尤其适合匹配文件数较大的数据集;(3)EMFS方案具有客户端存储开销小的优势。     

基于Paillier和PSI的多关键字可搜索加密方案

围绕多关键字的高效密文搜索和数据安全性保障问题,展开分析与研究,基于同态加密和私有集合交集技术,提出一种面向多关键字的高效的保护搜索模式的可搜索加密方案.该方案使用随机数填充和Paillier同态加密方法构造安全索引和陷门,保护了索引隐私和陷门隐私,进而保护了搜索模式;该方案通过私有集合交集技术进行连接多关键字搜索,搜索中只使用到了乘法和指数运算,与其他方案相比大大提高了效率;安全性和性能分析表明,该方案具有可搜索加密的语义安全性,可以高效地实现对密文的多关键字搜索,且具有良好的计算代价.     

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.     

公钥可搜索加密

传统的公钥加密控制粒度是比较粗糙的,发送方使用公钥PK对一个消息M进行加密,并且只有拥有与PK对应的私钥的接收方才能够对密文进行解密得到原消息。这样的语义使得第三方不能对加密数据进行有效的检索,本文提出一种新的公钥可搜索加密方案,允许对加密后的数据进行检索,并证明了方案的安全性。     

A hierarchical attribute-based encryption scheme

According to the relation of an attribute set and its subset,the author presents a hierarchical attribute-based encryption scheme in which a secret key is associated with an attribute set.A user can delegate the private key corresponding to any subset of an attribute set while he has the private key corresponding to the attribute set.Moreover,the size of the ciphertext is constant,but the size of private key is linear with the order of the attribute set in the hierarchical attribute-based encryption scheme.Lastly,we can also prove that this encryption scheme meets the security of IND-sSETCPA in the standard model.     

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。     

Attribute-based re-encryption scheme in the standard model

In this paper, we propose a new attribute-based proxy re-encryption scheme, where a semi-trusted proxy, with some additional information, can transform a ciphertext under a set of attributes into a new ciphertext under another set of attributes on the same message, but not vice versa, furthermore, its security was proved in the standard model based on decisional bilinear Diffie-Hellman assumption. This scheme can be used to realize fine-grained selectively sharing of encrypted data, but the general proxy rencryption scheme severely can not do it, so the proposed schemecan be thought as an improvement of general traditional proxy re-encryption scheme.     

支持叛逆者追踪的权重属性基加密方案

针对恶意用户出售私钥后难以被追责的问题,同时考虑到实际应用中用户属性存在重要程度不同的需求,提出一种支持叛逆者追踪的权重属性基加密方案,该方案将用户身份信息嵌入到用户的私钥中,从而追踪系统中泄露关键信息的恶意用户。另外将属性权重的思想引入该方案,将属性集通过属性集分割算法转化为属性权重的分割集,采用线性秘密共享实现访问控制,使其更贴近于实际环境。方案证明在q-BDHE(q-bilinear diffie-hellman exponent)假设下满足标准模型下选择明文攻击安全。与其他方案相比,该方案在通信代价和计算代价方面都有显著的提高,更加适用于移动终端设备在云计算中的应用。     

基于RSA的广播加密方案

为提高广播加密系统的实用性和效率,通过采用不同模余下的授权用户成员的群密钥分发策略,构造了一个新的基于RSA加密方案的广播加密方案,可以进行安全的群密钥分发,并能够有效地实现无需密钥更新的新成员的动态加入.该方案减少了通信传输带宽以及用户的密钥存储量(仅需一个群元素),并且其加解密的计算代价与RSA加密方案相当.分析了该方案的效率,并在RSA假设下证明了该方案在任意用户的合谋攻击下的安全性.     

融合属性基加密和信用度的水利数据访问控制模型

针对传统水利系统在数据交互过程中存在所有者对文件控制权弱、访问授权集中以及访问控制过程中的安全性问题,提出了一种融合属性基加密和信用度的水利数据访问控制模型。首先,文件经高级加密标准(advanced encryption standard, AES)加密上传至星际文件系统(interplanetary file system, IPFS),再将文件哈希值、IPFS地址哈希值以及访问策略等上传至数据链,达到分布式存储和数据所有权明确的目的。其次,用户利用访问策略对AES密钥进行属性基加密,实现用户对文件强控制权,达到仅满足策略的用户可访问和减轻授权集中压力的目的。最后,对用户信用度进行评估,利用数据链结合访问链的优势实现水利数据的分隔以及访问留痕的目的,提高系统的安全性。实验结果表明,所提模型的多区块链架构具有良好的运行性能且能够结合信用度评估动态控制用户权限,AES对称加密与多属性中心加密结合方式加密与解密效率具有优势,因此,该模型能够有效满足水利数据的访问控制需求。     

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。