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作者：邵红林西北师范大学

学位级别：硕士

5G网络技术的发展与应用驱动着大数据、人工智能、云计算和物联网等新兴领域的高速发展,跨平台操作已在新兴领域中不可或缺。然而,这意味着将面临更加严峻的信息安全挑战,如:敏感数据泄露、密码攻击、会话劫持和窃听攻击等。由于不同平... 详细信息

5G网络技术的发展与应用驱动着大数据、人工智能、云计算和物联网等新兴领域的高速发展,跨平台操作已在新兴领域中不可或缺。然而,这意味着将面临更加严峻的信息安全挑战,如:敏感数据泄露、密码攻击、会话劫持和窃听攻击等。由于不同平台通常采用不同的密码系统来确保数据安全,当不同平台之间进行安全通信时需要支持异构通信的密码体制。针对客户对网络通信的不同需求,在实际通信中存在多种通信模式,包括一对一、一对多、多对一和多对多,在一次通信中可传输单个消息或多个消息。不同的通信模式和传输方式影响着通信效率和计算效率,同时,也面临着不同的安全挑战。异构签密算法能够保证通信双方安全的进行通信、满足异构环境下用户的差异化需求以及确保用户的隐私数据不被泄露。但是,现存的异构签密方案存在计算成本高、通信开销大、带宽负担重等问题。为了解决以上问题,本论文主要对具有隐私保护的异构签密方案进行研究,研究内容如下:(1)车联网环境下,为了保障车辆与路边单元之间安全的通信以及车辆的身份隐私不被泄露,同时对云服务器中存储的数据进行去重和归档,提出了车联网中支持等值测试和隐私保护的异构签密方案。该方案中路边单元可以从传感器收集各种路况信息,如:交通流量、突发事故等,并将收集到的信息进行签密后发送给车辆,车辆将密文进行解签密,然后做出安全预警判断和控制决策。因此,减少了交通事故的发生。由于路边单元和车载单元的存储空间有限,通常将数据上传到云服务器进行存储。此方案支持云服务器对密文进行等值测试,通过安全性证明和数值模拟实验表明本方案安全,并且计算效率较高。(2)5G网络切片环境下,针对异构环境中不同的5G网络切片通常采用不同的密码体制来保证安全,提出了5G网络切片中具有隐私保护的互异构签密方案。在该方案中,首先,构造了多接收者异构签密和异构聚合签密方案来实现5G物联网切片和5G车联网切片之间安全且高效的通信。其次,利用拉格朗日插值技术实现了身份的匿名性。最后,在随机预言模型下,证明了方案的安全性。同时,通过数值模拟实验与现有方案对比,本方案性能更好、效率更高。(3)工业物联网环境下,针对工业物联网的异构性以及传统云架构的局限性,提出了基于边缘计算具有隐私保护的在线/离线异构签密方案。首先,基于身份密码体制中的一个边缘服务器可以与无证书密码体制中的多个数据用户进行通信。其次,与传统云计算相比,边缘计算有效的解决了网络延迟,节约了带宽成本。然后,本方案中将签密阶段分成了在线和离线阶段,减小了在线阶段的计算开销。最后,在随机预言模型下证明了该方案满足机密性和不可否认性。数值模拟实验表明该方案是有效且可行的。

关键词： 5G网络边缘计算隐私保护异构签密等值测试

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云环境下公钥密文匹配方案研究

云环境下公钥密文匹配方案研究

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作者：王元昊华南农业大学

学位级别：硕士

云计算的兴起进一步推动传统产业的发展,成为信息领域的热门话题之一。但云计算的安全问题逐渐引起广泛关注。一种有效保护云上数据的方式是在将数据上传前先将数据进行加密,云服务供应商无法从加密的数据中获取任何有效信息。但数据被... 详细信息

云计算的兴起进一步推动传统产业的发展,成为信息领域的热门话题之一。但云计算的安全问题逐渐引起广泛关注。一种有效保护云上数据的方式是在将数据上传前先将数据进行加密,云服务供应商无法从加密的数据中获取任何有效信息。但数据被加密后,原本的特征被破坏,如何对加密数据进行匹配成为研究热点。数据挖掘的研究中需要对标签集进行集合交集计算,外包隐私集合交集计算（Outsourced Private Set Intersection,OPSI）支持对密文层次上的标签集进行交集计算,但目前的OPSI方案中授权类型较单一,难以直接应用于医疗、相似度检测等领域。本文对OPSI进行研究,提出支持灵活授权的公钥密文集合交集计算（Authorized Pri-vate Set Intersection,APSI）。用户可以根据实际情况对交集计算进行四种类型之一的授权:用户级别授权、指定用户级别授权、密文级别授权或指定用户的密文级别授权。服务器在收到用户的请求与授权陷门后,对数据进行隐私保护的集合交集计算。本文设计了 APSI方案,并在随机预言机模型下证明其安全性。公钥密文等值测试（Public Key Encryption with Equality Test,PKEET）允许被授权的测试者在不解密的前提下判定两个使用不同用户公钥所加密的密文是否包含相同消息,是公钥可搜索加密的一种变体,引起广泛关注。大多数的PKEET方案容易受到离线消息恢复攻击（Offline Message Recovery Attacks,OMRA）。目前可以有效抵抗OMRA的方案采用双服务器设置或群组设置,在实际应用中应用型不够强。本文提出一种单服务器设置下可有效抵抗OMRA的方法,称为指定密文等值测试的公钥认证加密（Public Key Authenticated Encryption with Designated Equality Test,PKAE-DET）。提出了具体构造,并证明了其安全性。目前的PKEET方案只支持精准匹配,即只有两个密文包含的消息精准匹配时才会通过测试算法。在实际应用中,可能出现拼写错误、格式差异、或数据本身就存在差异的情况。支持模糊匹配能有效提高方案的便利性。因此,本文提出公钥密文模糊匹配（Public Key Encryption with Fuzzy Matching,PKEFM）的概念,只要两个密文包含的消息之间的编辑距离小于设定的阈值便能通过测试算法。在提出PKEFM的具体构造之余,考虑到多数模糊匹配中通配符的必要性,提出支持通配符的公钥密文模糊匹配（Public Key Encryption with Fuzzy Matching with Wildcards,PKEFM-W）,并设计具体方案,可应用于更多的场景。

关键词：公钥加密等值测试集合交集计算模糊匹配离线消息恢复攻击

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移动边缘计算下的属性基可搜索加密方案研究与应用

移动边缘计算下的属性基可搜索加密方案研究与应用

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作者：胡莹西北师范大学

学位级别：硕士

随着互联网技术的高度发展与国家政策的支持,社会对隐私信息的安全要求逐渐变高。为了处理海量的互联网数据,引入了云服务器实现数据的存储与共享服务,但由于云服务器是半可信的实体,所以云上数据的隐私保护与检索也是密码算法设计所考... 详细信息

随着互联网技术的高度发展与国家政策的支持,社会对隐私信息的安全要求逐渐变高。为了处理海量的互联网数据,引入了云服务器实现数据的存储与共享服务,但由于云服务器是半可信的实体,所以云上数据的隐私保护与检索也是密码算法设计所考虑的重点。在各种现有的加密体制中,基于属性的可搜索加密方案不仅能够实现数据的细粒度访问控制,还能提供密文的检索服务。为了降低数据用户以及云服务器的计算成本,边缘计算的概念应运而生,再结合各种外包解密、分阶段加密以及等值测试等技术,为传统的属性基加密方案增添更多的功能,使其适用于现在飞速发展的实际互联网应用环境要求。本文以数据的隐私保护和高效检索为目的,主要研究移动边缘计算环境下属性基可搜索加密方案的应用,结合了外包解密、离线/在线加密技术以及等值测试技术,提出了三个属性基可搜索加密方案,具体内容如下:(1)构造一个高效的基于属性的可搜索加密方案,该方案支持关键字搜索,并将搜索工作委托给强大的云服务器,数据拥有者和用户分别生成关键字索引和搜索陷门,不需要依赖在线的信任机构。在本方案中数据用户将密钥进行盲化后发送给云服务器,让云服务器进行密文的部分解密,减少轻量级设备的解密计算量。(2)构造一个基于属性的拥有关键字等值测试的加密方案,该方案结合了公钥加密的等值测试技术(Public key encryption with equality test,PKE-ET)和基于属性的密文访问策略(Ciphertext-policy attribute-based encryption,CP-ABE)思想实现了云辅助网络下的外包解密和搜索功能。方案允许云服务器对上传的密文进行等值测试,以此判断两个不同用户加密的明文和用户身份是否相同。在密文的搜索与测试过程中,云服务器无法获得加密的任何消息。(3)构造了一个工业互联网背景下结合在线/离线加密和外包解密技术的属性基可搜索加密方案。该方案使用可重用的数据密文池减少数据拥有者在加密阶段的计算量,通过边缘服务器对工业云中存储的各类数据进行外包,降低资源受限设备的计算与开销成本。在可搜索阶段,通过指定的工业云服务器角色对密文进行检索与匹配,提高方案的安全性与密文搜索精准性的同时。在经过多方面的分析与研究证明,较适用于实际工业物联网所需求的加密环境。

关键词：工业物联网边缘计算属性基加密可搜索加密等值测试

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