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智慧健康中基于属性的访问控制方案

计算机应用 2018年第12期38卷 3471-3475页

作者：李琦熊金波黄利智王煊毛启铭姚岚午南京邮电大学计算机学院软件学院网络空间安全学院南京210023 南京邮电大学物联网技术与应用协同创新中心南京210003 福建师范大学数学与信息学院福州350117 南京邮电大学通信与信息工程学院南京210023

针对智慧健康(S-health)中个人健康档案(PHR)的隐私保护问题,提出了一种外包解密可验证并可代理的基于属性的访问控制方案。首先,利用密文策略属性基加密(CP-ABE)方法,实现PHR的细粒度访问控制;其次,通过将复杂的解密计算外包至云服务器... 详细信息

针对智慧健康(S-health)中个人健康档案(PHR)的隐私保护问题,提出了一种外包解密可验证并可代理的基于属性的访问控制方案。首先,利用密文策略属性基加密(CP-ABE)方法,实现PHR的细粒度访问控制;其次,通过将复杂的解密计算外包至云服务器,并利用授权机构来验证云服务器返回的部分解密密文(PDC)的正确性;然后,基于代理方法,受限用户可将外包解密及验证委托给第三方用户执行而不泄露隐私;最后,在标准模型下证明了方案的自适应安全性。理论分析结果表明,用户端解密仅需执行一次指数运算,该方案具有较强的安全性与实用性。

关键词：智慧健康个人健康档案密文策略属性基加密可验证外包解密代理

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基于属性加密的访问控制方案的研究

基于属性加密的访问控制方案的研究

作者：杨振武汉理工大学

学位级别：硕士

云计算和其他新型计算的发展促进了数据共享业务飞速发展,在追求高效和个性化网络服务的同时也存在信息泄露的问题。在公共网络环境中,数据资源以明文形式上传到云服务器,可以被任意用户获取,存在被泄露的风险。基于属性加密技术构造的... 详细信息

云计算和其他新型计算的发展促进了数据共享业务飞速发展,在追求高效和个性化网络服务的同时也存在信息泄露的问题。在公共网络环境中,数据资源以明文形式上传到云服务器,可以被任意用户获取,存在被泄露的风险。基于属性加密技术构造的访问控制方案可以很好保证数据的隐私性,实现细粒度的访问控制。本文分析了基于密文策略的属性加密方案中的不足,针对属性加密方案中访问策略隐私保护、多授权机构属性加密方案中授权机构失效和数据用户计算能力有限等问题,对现有方案进行了改进和优化,使访问控制方案在现有云环境中具有更强的适应性和鲁棒性。本文的主要工作分为两部分:（1）针对属性加密方案中访问策略隐私保护的问题,提出了一个支持策略隐藏和可验证外包解密的基于密文策略的属性加密方案（Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption,CP-ABE）,实现了访问策略隐藏和可验证外包解密的功能。方案使用布隆过滤器隐藏访问策略和数据用户的属性,解密过程中云服务器使用布隆过滤器为授权用户恢复访问映射,在隐藏访问策略的同时实现了外包解密。此外,为了验证云服务器解密的正确性,方案引入了可验证的外包解密,提高了系统的安全性。方案满足假设下选择明文攻击的安全性,与相关方案相比,在访问策略转换的过程中只需要极少的计算开销,在解密过程中具有更高的计算效率。（2）针对多授权机构属性加密方案中授权机构失效的问题,提出了一个支持授权机构恢复和用户撤销的CP-ABE方案,实现了授权机构恢复、可验证外包解密和用户撤销的功能。方案使用可验证秘密共享技术对失效的授权机构进行恢复,引入云服务器辅助撤销数据用户的权限,使用在线/离线加密和外包解密减少了数据用户的计算开销,提高了系统的计算效率。方案满足假设下选择明文攻击的安全性,与相关方案相比,具有更强的鲁棒性,在加密和解密过程中具有更高的计算效率。

关键词：访问策略隐藏授权机构恢复可验证外包解密布隆过滤器访问控制

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物联网中属性基广播加密技术的研究

物联网中属性基广播加密技术的研究

作者：袁亚文西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着物联网和云计算技术的高速发展,旨在提供信息服务的物联网云端应用越来越多。然而这些应用在信息共享时存在严重的数据安全隐患,并且用户动态性较强,难以保证共享方式的高效性。属性基广播加密技术融合了广播加密技术和属性基加密... 详细信息

随着物联网和云计算技术的高速发展,旨在提供信息服务的物联网云端应用越来越多。然而这些应用在信息共享时存在严重的数据安全隐患,并且用户动态性较强,难以保证共享方式的高效性。属性基广播加密技术融合了广播加密技术和属性基加密技术的优点,是一种既安全又高效的通信加密技术,可将消息安全传送给多个用户,同时实现灵活的密文访问控制,适用于物联网环境。然而,目前大多数属性基广播加密技术仍存在一些不足之处,如广播密文长度过大、用户私钥数量过多、加解密计算复杂、访问策略不够灵活以及访问结构泄露用户隐私等。针对现有属性基广播加密技术的缺点,经过深入研究后本文提出了两个高效的属性基广播加密方案。第一个方案实现密文长度固定,适用于一对多类型物联网应用。第二个方案支持任意访问策略,适用于隐私需求多样化的多对多类型物联网应用。本文主要工作概括如下:1)针对一对多类型物联网应用中通信资源有限、用户动态性强和用户计算资源匮乏的特征,构建了一种密文长度固定的属性基广播加密方案。方案基于Boneh、Gentry和Waters广播加密方案思想,实现了高效的用户撤销功能,并且采用具有通配符机制的与门访问结构,实现了广播密文长度固定和访问结构的隐藏。方案通过引入一种基于中间人的属性基加密技术,同时实现外包存储和外包解密的功能,有效地降低了用户存储开销和计算开销。最后给出方案安全性分析和实验性能评估,证明方案达到选择明文安全。2)针对多对多类型物联网应用中信息源种类繁多、用户隐私需求多样化和用户计算能力较弱的特征,提出一种支持任意访问策略的属性基广播加密方案。方案采用线性秘密共享方案作为密文访问结构,用户可以按需自由制定访问策略,满足了不同用户的隐私需求。方案也通过引入中间人高效地降低了用户私钥存储和解密计算开销,解决了用户计算能力较弱的问题。并且方案采纳一种外包验证方法实现了外包解密可验证功能,保证了中间人外包工作的正确性。最后给出方案安全性分析和实验性能评估,证明方案达到选择明文安全。

关键词：物联网属性基广播加密密文长度固定任意访问策略外包存储可验证外包解密

工业物联网中基于多授权属性加密访问控制方案研究

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工业物联网中基于多授权属性加密访问控制方案研究

作者：卞风雨安徽大学

学位级别：硕士

随着物联网和智能技术在工业系统中的应用,制造效率和产品质量得到了提高,工业物联网(Industrial Internet of Things,IIoT)应运而生。工业物联网数据通过云计算技术进行共享,可提高数据的共享效率,降低工业实体维护的成本,但也导致了... 详细信息

随着物联网和智能技术在工业系统中的应用,制造效率和产品质量得到了提高,工业物联网(Industrial Internet of Things,IIoT)应运而生。工业物联网数据通过云计算技术进行共享,可提高数据的共享效率,降低工业实体维护的成本,但也导致了新的数据安全问题,例如未经授权的访问带来的数据泄露的问题。为了解决这一问题,互联互通的工业物联网采用基于多授权属性加密(Multi-Authority Attribute-Based Encryption,MAABE)的方案进行细粒度的数据访问控制。现有的一些MA-ABE方案存在隐私泄露、效率低下、安全性弱等问题。首先,细粒度访问控制依赖访问策略的控制,访问策略通常与密文一起上传至云端,在这种情况下,可能会暴露数据拥有者的一些敏感信息。其次,由于属性加密技术通常会产生较大的计算开销,资源受限的工业物联网设备不能快速地执行加解密操作。将复杂的操作外包给第三方服务器,可以缓解用户和终端设备的计算压力。然而,数据在传输的过程中,第三方服务器可能“懒惰”,为了节省计算量或带宽,只计算部分操作,并返回错误的结果。针对上述工业物联网环境中数据传输存在的问题,本文研究了工业物联网中基于多授权属性加密的访问控制方案,主要工作包括:(1)提出了工业物联网中基于多授权属性加密的匿名访问控制方案。该方案在认证过程中对属性进行了匿名化,有效地实现了用户的隐私保护和用户/属性撤销功能,并通过采用在线/离线和外包技术,来减轻工业物联网设备和终端用户的计算负担。一个正式的安全证明表明该方案是安全的。在较高的安全级别下实现了提出的方案,实验结果表明该方案在效率和功能上的优越性。(2)提出了工业物联网中基于多授权属性加密的可验证访问控制方案。为了缓解终端用户的计算压力,该方案将部分解密工作外包给边缘节点,同时考虑到边缘节点的不可信任性,引入了可验证外包解密技术。此外,为了解决在多授权环境下,属性变更所带来的效率问题,提出了一个策略更新算法。最后,在给定的安全模型下证明了该方案可以确保数据的安全性,实验结果表明了该方案的可行性。

关键词：多授权属性加密工业物联网撤销可验证外包解密策略更新

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移动云环境下的多机构属性基加密方案研究

移动云环境下的多机构属性基加密方案研究

作者：吕茂旭西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着云计算的发展、智能移动设备的普及,越来越多的用户将数据上传云端进行存储和共享。然而,由于云服务提供商不完全可信,并且数据用户不能对云端数据进行控制,难免会引起数据安全问题。因此,需要采用轻量级的密码技术对数据进行处理... 详细信息

随着云计算的发展、智能移动设备的普及,越来越多的用户将数据上传云端进行存储和共享。然而,由于云服务提供商不完全可信,并且数据用户不能对云端数据进行控制,难免会引起数据安全问题。因此,需要采用轻量级的密码技术对数据进行处理。目前,多机构属性基加密（Attribute-Based Encryption,简称ABE）被认为是实现云端数据安全共享的有效技术。然后,由于移动设备的局限性以及ABE方案存在的以下几个问题,使得现有的大多方案还不能直接用于移动设备。（1）多机构ABE涉及大量的复杂计算,用户端的加解密计算开销随属性数线性增长。计算开销大,不适用于资源有限的移动设备。（2）部分多机构ABE要求一个可信中央机构（Central Authority,简称CA）,该CA拥有很大权限,参与用户密钥生成,甚至可以解密密文。（3）现有很多ABE算法不提供属性撤销及隐私保护机制,从现实角度而言,属性撤销是每个方案必须关注的问题。在多机构机制中,用户向权威机构请求密钥时都发送一个身份标识符（Global identifier,简称GID）,但GID可能包含用户的隐私信息,这样不可避免的会导致隐私泄露。针对以上问题,本论文对移动云环境下高效的多机构属性基加密方案的设计进行了深入的研究,主要贡献包括以下几个部分:（1）对Longo等人的方案进行改进,构建了一个无CA的高效多机构KP-ABE方案。引入ABE的线下/线上加密技术和可验证外包解密技术,将方案的加解密计算进行部分外包以提高移动端的加解密效率,通过对密文重加密,实现高效的属性撤销。最后,基于DBDH问题证明方案的CPA安全性。（2）结合以上相同思路,基于判定性q-BDHE假设构建了一个无CA的高效多机构CP-ABE方案。该方案里,每个权威机构可独立管理用户属性并分发密钥,其给用户分发的密钥都绑定用户GID,防止用户的串谋攻击。并且,该方案同样支持线下/线上加密、可验证外包解密和属性撤销,实现了高效的加解密和用户属性撤销。此外,提出一个匿名密钥分发协议实现用户的匿名认证和密钥分发,并证明协议的安全性,进而提出一个支持隐私保护的新方案。安全性分析表明该方案满足CPA安全性。（3）对方案进行仿真实验,验证方案的可行性,并分析方案效率。仿真实验表明,本文方案都有效地降低了用户端的加解密计算开销,并且可以实现高效的用户属性撤销,有利于移动云数据的安全存储和共享。

关键词：多机构属性基加密线下/线上加密可验证外包解密属性撤销隐私保护

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多授权属性加密机制研究

多授权属性加密机制研究

作者：何宝康长安大学

学位级别：硕士

属性加密能够保证数据机密性的同时实现细粒度的访问控制。传统单授权属性加密机制中,用户的属性只能由唯一的属性授权机构分配,导致数据仅能在该属性授权机构管理域内进行共享。多授权属性加密机制不仅实现数据的机密性和访问控制,而... 详细信息

属性加密能够保证数据机密性的同时实现细粒度的访问控制。传统单授权属性加密机制中,用户的属性只能由唯一的属性授权机构分配,导致数据仅能在该属性授权机构管理域内进行共享。多授权属性加密机制不仅实现数据的机密性和访问控制,而且解决多个不同属性授权机构间的数据共享问题。因此,多授权属性加密机制的研究具有重要的理论意义和使用价值。本文针对多授权属性加密机制进行深入研究,具体包括:(1)针对多授权属性加密方案中解密计算量大、数据所有者隐私泄露和属性撤销复杂度高的问题,本文提出支持属性撤销的可验证外包多授权属性加密方案。所提方案中利用外包解密技术将复杂的解密计算转移到云服务器;使用抗碰撞哈希函数对外包解密的正确性和完整性进行验证;通过属性中引入版本密钥完成属性撤销;利用双线性对运算将访问策略中的属性值用另外一个值代替,实现对访问策略的隐藏,保护数据所有者隐私。安全性分析表明,所提方案在标准模型中判定性q双线性Diffie-Hellman指数假设下满足适应性选择明文攻击下不可区分性,同时满足前向安全性和抗合谋攻击。与已知方案相比,所提方案在多授权环境下同时满足可验证外包解密、属性撤销和隐私保护,并且取得了较低的计算代价和通信代价,更适合应用于云存储系统。(2)针对多授权属性加密方案中加密计算量大、通信代价高的问题,本文基于椭圆曲线密码学提出高效的可撤销多授权属性加密方案。所提方案中无需使用复杂的双线性对运算;通过属性中引入版本密钥完成属性撤销。安全性分析表明,所提方案在标准模型中判定性Diffie-Hellman假设下满足适应性选择明文攻击下不可区分性。与已知方案相比,所提方案在多授权环境中满足属性撤销,而且具有高效的计算代价和通信代价。

关键词：多授权属性加密可验证外包解密属性撤销隐私保护