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基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案

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电子学报 2024年第3期52卷 898-908页

作者：杨小东陈艾佳汪志松廖泽帆王彩芬西北师范大学计算机科学与工程学院甘肃兰州730070 深圳技术大学大数据与互联网学院广东深圳518118

针对云环境下密文策略属性基加密方案中存在的密文检索分类困难与依赖可信第三方等问题,本文提出了一种基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案.利用基于属性的等值测试技术,实现了支持属性级灵活授权的云端数据检索和分类机... 详细信息

针对云环境下密文策略属性基加密方案中存在的密文检索分类困难与依赖可信第三方等问题,本文提出了一种基于区块链的多授权密文策略属性基等值测试加密方案.利用基于属性的等值测试技术,实现了支持属性级灵活授权的云端数据检索和分类机制,降低了数据用户对重复数据解密的计算开销.结合多授权属性基加密机制和区块链技术,实现了去中心化用户密钥生成.采用多属性授权机构联合分发密钥,有效抵抗用户和属性授权机构的合谋攻击.引入区块链和智能合约技术,消除了现有密文策略属性基密文等值测试方案中等值测试、数据存储与外包解密操作对可信云服务器的依赖.利用外包服务器执行部分解密计算,降低了用户本地的计算开销.将原始数据哈希和验证参数上传至区块链,保障外包服务器解密结果正确性和云端数据完整性.在随机预言模型下,基于判定性qparallel Bilinear Diffie-Hellman Exponent困难问题证明了本文方案在选择密文攻击下的单向性.与同类方案相比较,本文方案支持更多的安全属性,并具有较低的计算开销.

关键词：云存储等值测试区块链密文策略属性基加密多授权机构完整性验证

云边协同下支持等值测试的属性基广播签密方案

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计算机科学与探索 2024年

作者：牛淑芬王卫芳董润园张岩南兴兴胡林西北师范大学计算机科学与工程学院西北师范大学密码技术与数据分析重点实验室

由于边缘计算的内容感知、实时计算、并行处理等开放特性，加剧了原本在云计算环境中就已存在的数据安全与隐私保护挑战。针对边缘计算环境中日益凸显的隐私数据泄露风险等安全问题，本文提出了一个支持等值测试的轻量级属性基广播签密... 详细信息

由于边缘计算的内容感知、实时计算、并行处理等开放特性，加剧了原本在云计算环境中就已存在的数据安全与隐私保护挑战。针对边缘计算环境中日益凸显的隐私数据泄露风险等安全问题，本文提出了一个支持等值测试的轻量级属性基广播签密方案。该方案运用属性基加密机制，实现了对数据的细粒度访问控制，确保仅当用户的属性符合预设策略时才可以解密访问数据，增强了数据的安全性；结合广播签密技术，保障了数据的机密性，确保数据的完整性和不可伪造性；利用等值测试技术，使得云服务器能够智能地对密文进行分类处理，实现了密文的有序分类存储，提升了数据管理的便捷性；此外考虑到边缘计算环境下资源受限的特点，通过外包计算的方式，将繁重的计算任务转移至边缘服务器，有效减轻了用户端的计算负担，提高了整体系统的运行效率与用户体验。在随机预言机模型下，证明了方案的安全性，通过性能分析，表明本文方案在功能特性和计算效率方面具有一定优势，在边缘计算环境中具有可适用性。

关键词：边缘计算广播签密属性基签密等值测试

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基于身份的无对密文等值测试公钥加密方案

计算机工程与科学 2022年第12期44卷 2146-2152页

作者：丁宾宾曹素珍丁晓晖窦凤鸽马佳佳西北师范大学计算机科学与工程学院甘肃兰州730070

公钥加密等值测试技术可以判断云服务器中使用了不同公钥加密的密文所对应的明文是否相同。基于传统PKI体系的密文等值测试公钥加密方案大多数是借助双线性对来实现,计算繁琐、效率偏低,同时随着用户数量增加,大量证书的生成、申请、颁... 详细信息

公钥加密等值测试技术可以判断云服务器中使用了不同公钥加密的密文所对应的明文是否相同。基于传统PKI体系的密文等值测试公钥加密方案大多数是借助双线性对来实现,计算繁琐、效率偏低,同时随着用户数量增加,大量证书的生成、申请、颁发和撤销等工作愈发繁重,给系统的维护工作和可持续工作带来了挑战。针对该问题,提出了基于身份的无对密文等值测试公钥加密方案PF-IBEET,通过明文信息构造出的2点确定一条直线,利用直线实现加密、解密、授权和等值测试过程,摆脱了双线性对的限制,计算效率得到提高,同时PF-IBEET方案是在身份密码体制下构建的,解决了传统PKI体系中复杂的证书管理问题。在随机预言模型下,基于CDH和DDH数学困难问题,证明了PF-IBEET方案满足OW-ID-CCA和IND-ID-CCA安全。

关键词：基于身份公钥加密直线等值测试

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支持等值测试的属性基加密方案的研究

支持等值测试的属性基加密方案的研究

作者：崔钰钊华南农业大学

学位级别：硕士

随着云计算和大数据的快速发展,数据的隐私性越来越重要。为了保障数据安全,组织机构及个人倾向于采取数据加密的方式。公钥加密是加密手段的一种,其以广泛的适用性及灵活性,在工作生活中起着重要作用,同时吸引研究者们对其进行探索。... 详细信息

随着云计算和大数据的快速发展,数据的隐私性越来越重要。为了保障数据安全,组织机构及个人倾向于采取数据加密的方式。公钥加密是加密手段的一种,其以广泛的适用性及灵活性,在工作生活中起着重要作用,同时吸引研究者们对其进行探索。公钥可搜索加密具有广泛的扩展性,其中的一个重要变体是支持等值测试的公钥加密(PKEET),并在近些年成为了研究热点之一。PKEET支持在不解密的前提下,测试不同的密文是否由相同的明文加密而来。最初的PKEET方案缺少授权机制,安全性不高。而后,为了解决这一问题,支持授权的等值测试公钥加密方案相继被提出。但相关方案存在着授权单一或授权机制复杂的问题。支持灵活授权的属性基等值测试加密方案(ABEET)是近两年出现的研究方向,其通过结合属性基加密和等值测试技术,实现了PKEET方案的灵活访问控制。但现有的相关方案效率偏低,安全性不高,同时方案构造过于复杂。本文对ABEET进行深入研究,致力于提高ABEET的计算效率和安全性。本文结合支持灵活授权的加密数据标签化分类和安全去重两个现实场景,对ABEET进行研究。主要分为三部分。第一部分,本文利用安全高效的属性基技术,在PKEET中引入访问策略和属性集合的概念,实现等值测试公钥加密的灵活授权。提出具有简洁构造的支持等值测试的密文策略属性基加密方案(CP-ABEET),享有较高的密钥管理效率和安全性。第二部分,利用外包解密技术提高CP-ABEET的计算效率。ABE在提供灵活的访问控制机制的同时,也会带来相应的弊端。访问策略的引入,要求等值测试和解密计算完成访问结构和属性集合的匹配验证,同时完成线性秘密共享机制的线性重构。这使得ABEET的计算开销比一般的PKEET方案高很多。本文针对这一问题,利用外包解密技术,将方案中大部分的计算开销外包至第三方云服务器,提出高效率的支持外包解密的密文策略属性基加密方案(OCP-ABEET)。OCPABEET的高效率性更加适用于计算能力弱的本地或移动终端。本文的CP-ABEET和OCP-ABEET方案均可达到随机预言机模型下的OW-SAS-CCA和IND-SAS-CCA安全性。第三部分,标准模型下安全的方案。随机预言机模型下的安全证明虽然方便,但过于理想化。标准模型下安全的方案更加现实。本文结合实际,研究随机预言机模型和标准模型下安全方案的不同特性,对上述两方案重新构造并证明,设计出标准模型下高安全性的CP-ABEET-ST和OCP-ABEET-ST方案。经对比,本文提出的方案构造简洁,更加实用,具有更高的效率和安全性。本文通过以上四个方案的提出及安全性证明,系统化地提高了ABEET方案的效率和安全性,使其能更好地应用在加密数据分类和安全去重。完善了支持等值测试的属性基加密方案的相关研究。

关键词：属性基加密等值测试访问控制授权外包解密数据分类标准模型

云环境下支持等值测试的公钥加密方案的研究与实现

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云环境下支持等值测试的公钥加密方案的研究与实现

作者：董家辉华南农业大学

学位级别：硕士

随着云计算的普及,社会已开始形成往云服务器存储个人数据的风气,从而减少本地的存储开销以及给数据共享带来了便利。然而,将数据存储至云端服务器,也给数据的拥有者带来了不可控性。将数据加密后再存储至云服务器,会使用户对数据的检... 详细信息

随着云计算的普及,社会已开始形成往云服务器存储个人数据的风气,从而减少本地的存储开销以及给数据共享带来了便利。然而,将数据存储至云端服务器,也给数据的拥有者带来了不可控性。将数据加密后再存储至云服务器,会使用户对数据的检索造成不便。可搜索加密的提出,既能享受云存储的便利,又能保证数据的安全。支持等值测试的可搜索公钥加密是可搜索加密体系的一个分支,支持在不解密的情况下测试两组由不同公钥加密所得的密文所对应的明文是否一致。但针对等值测试提出的线下消息恢复攻击,也为可搜索加密的发展带来更高的要求。同时,目前在支持等值测试的公钥加密方案中,授权机制可以分为两种级别、六种类型的授权。两种级别分别是用户级别以及密文级别,用户级别的授权难以限制测试者的测试行为,密文级别的授权在查询陷门的生成以及存储又过于繁琐。本文主要研究支持等值测试的公钥加密方案与实现。在研究经典的支持等值测试的公钥加密方案的基础上,对支持等值测试的公钥加密方案进行优化、改进与实现。第一个方案是优化的双服务器模型下等值测试公钥加密方案,在目前能够抵抗线下消息恢复攻击的双服务器模型下等值测试公钥加密方案中,均要使用平滑投影哈希函数以及缺少解密机制。本文参考双服务器模型的设计来抵抗线下消息恢复攻击,并且引入了解密机制,使方案的密文安全达到CCA,扩展了方案的可应用场景。第二个方案是基于标签的等值测试公钥加密方案,在分析与研究两种级别授权各自的优缺点,综合其各自优点,结合标签的概念,既能减少了密文级别授权的繁琐,又能限制用户级别授权的范围。第三部分是支持等值测试的可搜索公钥加密方案的设计与应用,第一个应用是实现保护用户名隐私的身份认证,利用双服务器并联的设置对以手机号码作为的用户名进行公钥加密保护且能实现用户身份的认证登录,同时有效抵抗线下消息恢复攻击;第二个应用是实现支持线性关系查询的密文检索,使用双服务器串联的设置,不仅能对密文实现等值测试,而且还能判断出两组密文之间是否成一定的线性关系,且有效抵抗线下消息恢复攻击;第三个应用是实现支持密文级授权的密文检索,将授权的级别精准到密文级,每一条密文都仅对应着一个查询陷门,使得仅有该密文的查询陷门才能对相应的密文进行等值测试操作,使得测试用户的测试行为处于一个可控的范围内。

关键词：可搜索加密等值测试线下消息恢复攻击双服务器基于标签

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支持密文等值测试功能的身份基加密体制研究

支持密文等值测试功能的身份基加密体制研究

作者：刘玉彬西安电子科技大学

学位级别：硕士

云计算产业的飞速发展催生了数据存储和外包计算的新模式。密文等值测试技术因解决了多公钥场景下的密态数据检索问题而成为研究者们关注的焦点。该密码原语是指第三方服务器得到用户的授权陷门后,在不解密密文的前提下判定不同用户的... 详细信息

云计算产业的飞速发展催生了数据存储和外包计算的新模式。密文等值测试技术因解决了多公钥场景下的密态数据检索问题而成为研究者们关注的焦点。该密码原语是指第三方服务器得到用户的授权陷门后,在不解密密文的前提下判定不同用户的密文是否对应同一个明文。支持密文等值测试功能的身份基加密体制将身份基加密和密文等值测试技术高效地结合,同时实现了各自的优点。然而,在支持密文等值测试功能的身份基加密体制中,大多数方案都是在随机谕言机模型下可证明安全的,而随机谕言机模型依赖于理想化的安全性假设,故如何设计在标准模型下高效的可证明安全的支持密文等值测试功能的身份基加密方案仍然是一个挑战。另一方面,传统的支持密文等值测试功能的身份基加密方案只允许云服务器在一次测试算法中对两个密文进行等值测试,如何提高密文等值测试的灵活性这一课题也亟待研究。针对以上问题,我们主要对支持密文等值测试功能的身份基加密体制进行研究,取得了以下成果:(1)设计了一种标准模型下支持多授权密文等值测试功能的身份基加密方案。我们总结分析了现有方案的优点与不足,指出Lee等人提出的目前唯一一篇标准模型下支持密文等值测试功能的身份基加密方案受限于效率低下和授权模式单一的问题。为了解决这一问题,本文首次提出了标准模型下支持多授权密文等值测试功能的身份基加密方案,密钥和密文尺寸均达到了常数级。相较于Lee等人的方案,本文方案在加密算法、解密算法和Type-1测试算法中减少了双线性对运算的使用,计算效率上有明显提高。同时,本文方案支持三种授权模式,实现了用户对授权陷门的灵活控制。最后,本文定义了两种类型的敌手,针对两类敌手,在标准模型下分别证明了方案的OW-ID-CCA安全性和IND-ID-CCA安全性。(2)设计了一种支持多密文等值测试功能的身份基加密方案。我们指出现有支持密文等值测试功能的身份基加密方案只允许云服务器在一次测试算法中对两个密文进行等值测试。为了解决这一问题,本文构造了支持多密文等值测试功能的身份基加密方案,云服务器只需要执行一次测试算法就可以判定多个密文是否对应于同一个明文,测试算法的计算效率大幅提高,且方案的密文尺寸为常数级。此外,我们指出云服务器在测试算法中无法获取某两个密文的等值测试结果,不会导致用户的额外信息泄露,提升了安全性,弥补了加密和解密算法计算开销较高的不足。最后,我们定义了三类敌手和代数安全性,并在随机谕言机模型下分别证明了方案的OW-ID-CPA安全性、IND-ID-CPA安全性和代数安全性。

关键词：等值测试标准模型授权模式身份基加密可证明安全

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具有等值测试功能加密方案的研究与应用

具有等值测试功能加密方案的研究与应用

作者：丁宾宾西北师范大学

学位级别：硕士

云计算的快速发展为用户提供了强大而便捷的数据存储和共享服务。然而,对云中海量数据在机密性和隐私性等安全方面的要求却制约了云计算相关应用的发展,特别是对于金融和医疗领域敏感数据的泄露和滥用无疑会给用户带来巨大的经济损失。... 详细信息

云计算的快速发展为用户提供了强大而便捷的数据存储和共享服务。然而,对云中海量数据在机密性和隐私性等安全方面的要求却制约了云计算相关应用的发展,特别是对于金融和医疗领域敏感数据的泄露和滥用无疑会给用户带来巨大的经济损失。为了保护用户数据安全,数据需要被加密后存放在云端,但这又使云服务器检索密文数据变得困难。具有等值测试功能的加密技术可以满足用户检索密文数据的需求,该技术可以在密文不预先解密的前提下判断两段密文对应的明文是否相同。本文针对当前具有等值测试功能的加密方案中存在授权灵活性差、计算效率偏低和关键字猜测攻击等问题做了相关研究,主要研究内容如下:（1）针对当前等值测试加密方案授权灵活性差的问题,设计了一种基于身份且支持灵活授权的密文等值测试加密方案。该方案引入了任意用户级别、任意密文级别、指定用户级别和密文-用户级别4种不同类型的授权方式,实现了不同类型的授权,达到隐私分级保护的目的。（2）针对当前等值测试加密方案计算效率偏低的问题,设计了一种指定测试者的直线密文等值测试加密方案。该方案通过明文信息构造出的两点确定一条直线,利用直线实现加密、解密、授权和等值测试过程,摆脱了双线性对的限制,提高了计算效率。（3）针对当前等值测试加密方案存在关键字猜测攻击的问题,设计了一种物联网中双服务器无证书密文等值测试加密方案。该方案通过搭建双服务器共同完成等值测试过程,解决了单个半可信服务器潜在的关键字猜测攻击问题,同时方案基于无证书密码体制构建,消除了密钥托管问题。

关键词：等值测试灵活授权双线性对计算效率关键字猜测攻击

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具有密文等值测试功能的公钥加密技术综述

网络与信息安全学报 2018年第11期4卷 13-22页

作者：王元昊李宏博崔钰钊郭庆文黄琼华南农业大学数学与信息学院广东广州510642

作为解决云环境中多公钥加密计算问题的重要方法之一,密文等值测试技术可以实现对不同公钥加密的数据进行比较,使测试者在不对密文进行解密的前提下判断密文对应的明文是否相同。首先介绍了密文等值测试概念及其安全模型,总结了目前提出... 详细信息

作为解决云环境中多公钥加密计算问题的重要方法之一,密文等值测试技术可以实现对不同公钥加密的数据进行比较,使测试者在不对密文进行解密的前提下判断密文对应的明文是否相同。首先介绍了密文等值测试概念及其安全模型,总结了目前提出的6种授权模式所适用的场景以及对应的输入与输出;然后对比了密文等值测试技术与公钥可搜索加密技术的异同,阐述并分析了包括公钥、基于身份和基于属性在内的若干典型密文等值测试方案;最后讨论了密文等值测试的应用场景并对来来的研究进行展望。

关键词：等值测试基于身份加密可搜索加密云计算

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无证书可搜索加密方案的研究

无证书可搜索加密方案的研究

作者：陈文娟西北师范大学

学位级别：硕士

当前,云服务器是大数据时代数据处理和数据存储的强大平台。云服务器为大数据提供存储功能引发了人们对云端数据安全和隐私保护问题的广泛关注。密码学是保障数据安全的一项重要技术,它可以保证数据的机密性、完整性和不可否认性等。因... 详细信息

当前,云服务器是大数据时代数据处理和数据存储的强大平台。云服务器为大数据提供存储功能引发了人们对云端数据安全和隐私保护问题的广泛关注。密码学是保障数据安全的一项重要技术,它可以保证数据的机密性、完整性和不可否认性等。因此,研究和设计满足用户需求的密码学方案具有十分重要的意义。可搜索加密是密码学中关键的加密技术之一,它允许用户加密并上传数据至云服务器,同时,服务器可以以密文形式搜索云端文件。该技术提供了对加密数据的可操作性,具有较高的实际应用价值。分析现有的基于传统公钥密码体制和身份公钥密码体制的可搜索加密方案,它们存在证书管理问题或者密钥托管问题。无证书公钥密码体制不仅可以克服传统公钥密码的证书管理问题,而且可以克服身份公钥密码的密钥托管问题。基于无证书公钥密码体制的数据隐私保护需求,研究和设计满足用户不同需求的无证书可搜索加密方案是当前密码学研究的热点之一。本文基于无证书密码体制,结合授权、否认认证和密文等值测试等需求,对可搜索加密方案进行了研究。具体研究内容包括:(1)设计了一个基于授权的无证书可搜索加密方案。与常规无证书可搜索加密方案相比,该方案增加了对服务器的授权功能。方案并不是通过一个可信的用户管理中心实现用户合法性校验,而是通过数据接收者给服务器授权进而验证用户的合法性,只有通过验证的合法用户才可以进行关键词检索。在随机预言模型下,证明方案满足适应性选择关键词不可区分性。最后对方案进行了仿真实验和分析。(2)设计了一个无证书否认认证可搜索加密方案。已有无证书可搜索加密方案无法实现对发送方的身份隐私保护。为了解决该问题,提出了一个能够实现可否认性的否认认证可搜索加密方案。方案中接收方使用自己的私钥模拟加密算法生成一个密文,该密文与发送方使用加密算法生成的密文会使第三方无法区分密文最终是由哪一方生成,以此来实现否认性,保护发送者的身份隐私。在随机预言模型下,证明方案不仅满足适应性选择关键词不可区分性,而且满足否认性。最后对方案进行了仿真实验和分析。(3)设计了一个支持密文等值测试功能的无证书可搜索加密方案。密文等值测试可以实现云环境下不同公钥加密数据之间的密文等值比较。但是,已有密文等值测试加密方案不支持关键字搜索功能,通信代价大且搜索效率低。针对此问题,设计了支持密文等值测试功能的无证书可搜索加密方案。方案同时支持关键字搜索和不同公钥加密数据之间的密文等值比较。

关键词：无证书公钥密码体制可搜索加密授权否认认证等值测试