基于格的确定性代理重加密及其应用研究

作     者：花娜 

作者单位：黑龙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张龙

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0839[工学-网络空间安全] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：格密码 确定性公钥加密 代理重加密 带舍入学习问题 门限 身份基 

摘      要：随着大数据时代的到来,越来越多网络安全事件的发生使得人们对于信息存储和共享安全性的重视程度与日俱增.代理重加密(Proxy Re-Encryption,PRE)作为一种在密文之间进行密钥转换的特殊公钥密码学原语应运而生.但是,在量子计算技术的快速发展下,当前主流的基于数论的公钥密码学已经受到严重威胁,寻求更加安全和高效的后量子密码来保证信息安全已迫在眉睫.格密码是一类典型的后量子密码,不仅具有简单的代数结构和较高的计算效率,还具有密钥尺寸小,抗量子攻击和可证明安全性等优点,具有广泛的应用前景.当前基于格的PRE方案的研究主要是利用随机性加密算法构造密码方案,但上述PRE方案存在密文和密钥尺寸较长以及加解密效率低等缺点.因此,本文以确定性加密算法为主要研究方向,分别提出了格上确定性门限代理重加密方案和确定性身份基代理重加密方案.本文取得的创新性成果如下:(1)针对在大型数据库中难以灵活地实现对加密数据的共享和高效搜索问题,本文构造了一种新的基于格的确定性门限代理重加密方案.该方案在辅助输入模型下不仅使用Shamir秘密共享技术实现了门限控制,而且在解决大数据库中的密文搜索问题的同时,证明了其安全性在标准模型下可达到不可区分私密安全性.(2)针对公钥密码学中对公钥证书的依赖性以及数据库中密钥管理和信息共享的效率问题,本文构造了一种新的基于格的确定性身份基代理重加密方案.该方案采用原像采样技术获取私钥,不仅提高了加解密效率,而且其安全性达到了诚实重加密攻击安全性.