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软件学报 2024年

作者：陈洁楚乔涵杜秋妍高莹中关村实验室北京航空航天大学网络空间安全学院华东师范大学软件工程学院

身份基匹配加密是一种新型的密码学原语,允许接收者与发送者双方都可以指定对方的身份,只有身份匹配时才可与之通信.这项加密技术提供了一种非交互式的秘密握手协议以摆脱实时互动,进一步提高参与者的隐私性.在标准模型下基于SXDH假设,... 详细信息

身份基匹配加密是一种新型的密码学原语,允许接收者与发送者双方都可以指定对方的身份,只有身份匹配时才可与之通信.这项加密技术提供了一种非交互式的秘密握手协议以摆脱实时互动,进一步提高参与者的隐私性.在标准模型下基于SXDH假设,提出素数阶群上的身份基匹配加密方案,实现短参数,降低解密时的配对次数,是目前效率最高的身份基匹配加密方案.此外,还提出第1个标准模型下基于SXDH假设的等值策略的内积匹配加密方案.技术路线如下,首先构造合数阶群上的方案,然后通过DPVS技术将方案模拟到素数阶群中,并降低所需的对偶基维数,进一步减小参数大小.最后,替换身份基匹配加密的第1层策略,构造出等值策略的内积匹配加密方案.

关键词：身份基匹配加密内积匹配加密对偶配对向量空间 SXDH假设

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通配符可搜索加密与身份基匹配加密的新方案

通配符可搜索加密与身份基匹配加密的新方案

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作者：李宇华东师范大学

学位级别：硕士

随着云计算在各种不同场景中的广泛应用,如何在保护隐私性的同时不断提高数据的处理效率和确保参与双方身份的真实性仍然是值得研究的问题。现有的可搜索加密方案主要关注精确匹配模式,不足以满足和应对日益增长的模糊搜索的需求,尤其... 详细信息

随着云计算在各种不同场景中的广泛应用,如何在保护隐私性的同时不断提高数据的处理效率和确保参与双方身份的真实性仍然是值得研究的问题。现有的可搜索加密方案主要关注精确匹配模式,不足以满足和应对日益增长的模糊搜索的需求,尤其缺乏对支持通配符的可搜索加密的关注。同时现有的匹配加密在基于身份的场景下的方案要么需要依赖随机预言机,要么基于非标准的q-type假设。本文分别就公钥设置中支持模糊匹配的可搜索加密,和基于身份的匹配加密进行了研究,针对以往工作中可能存在的不足和问题,文中分别就安全性、功能性和效率上进行分析并提出对应的改进方案,具体地,本文提出如下两个方案:第一,基于内积功能加密概念提出的名为SPWSE的安全实用且支持通配符的模糊可搜索加密(Searchable Encryption)系统。现有解决方案中的密文和密钥长度与通配符数量呈线性增长关系,这将直接影响解密操作的效率;同时现有方案中针对通配符有较多限制,并需要将通配符的数量和位置作为参数输入。本文引入了一个二维内积关系来消除对通配符的所有限制,使得本章节方案支持完全通配符搜索。本文构建的系统去除了多余的参数和额外的复杂计算,确保了其实用性和高效率。为了抵御恶意敌手的主动攻击并防止信息泄露,文中将方案的安全性在SXDH假设下提升到适应性模拟安全,对应的证明建立在哈希证明系统上。最后多组对比实验表明,该系统的运行效率优于同类型其他方案。第二,基于两层匿名性身份基加密构建出第一个在标准模型下基于标准假设的身份基匹配加密(Identity-Based Matchmaking Encryption)方案。现有的身份基匹配加密解决方案要么需要使用随机预言机,要么是基于q-type假设和零知识证明系统,而本章的直接构造且不依赖其他密码工具。本文基于对偶配对向量空间技术巧妙建立了这个具有匿名性和不可伪造性的两层身份基加密,使其在功能性上和安全性上均契合身份基匹配加密。该方案的隐私性依赖于这个两层身份基加密的匿名性,而认证性则对应于第二层的不可伪造性。至于安全性,文中通过扩展Waters的双系统加密技术证明该方案同时满足隐私性和认证性。

关键词：通配符搜索可搜索加密模拟安全身份基匹配加密标准模型

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分布式网络服务中的访问控制机制

分布式网络服务中的访问控制机制

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作者：丁香予华东师范大学

学位级别：硕士

随着分布式网络服务的蓬勃发展,传输数据的安全和隐私是一个关键问题。广播加密(Broadcast Encryption,BE)是一个值得考虑的候选加密方案,可以作为访问控制机制来保护数据安全。在BE中,发送者首先选择一个接收者集合,随后在公开的信道... 详细信息

随着分布式网络服务的蓬勃发展,传输数据的安全和隐私是一个关键问题。广播加密(Broadcast Encryption,BE)是一个值得考虑的候选加密方案,可以作为访问控制机制来保护数据安全。在BE中,发送者首先选择一个接收者集合,随后在公开的信道上统一将加密消息发送给该接收者集合。然而,BE通常依赖于一个受信任的中心。此外,很少有相关的解决方案能够完全满足多样化的功能需求。匹配加密(Matchmaking Encryption,ME)是一个新提出的加密原语,它要求在接收者符合发送者提出的访问策略且发送者符合接收者提出的访问策略的情况下,才允许接收者正确解密。ME可以提供更精确的密文访问控制。本文研究能够满足分布式网络服务下不同场景需求的密文访问控制方案:1.我们提出了一个命名为可授权与撤权的动态去中心化广播加密方案(Autho-rizable&Revocable Dynamic Decentralized Broadcast Encryption,AR-DDBE)。在AR-DDBE中,一组用户共同协商一个公共组加密密钥,并在没有完全可信中心的情况下获得一个私有解密密钥。任何能够获得组加密密钥的实体都可以向群体中的任何子集广播大小为O(1)的密文。同时,发送者可以根据需要授权或撤销某些用户的解密能力。用户可以加入或离开已建立的组,当一个用户加入系统时,系统依然能保持前向安全性。我们的方案由Gentry-Waters于09年提出的广播加密方案变体构建,可证明在半静态敌手的攻击下抗共谋安全。与之前的工作相比,我们的方案在计算和存储成本方面是高效和实用的。2.我们在标准模型中的标准假设下提出了多中心门限身份基加密方案(Multi-authority(t,n)Threshold Identity-based Matchmaking Encryption,MAT-IBME),在该方案中有n个中心共享构建用户密钥的秘密。MAT-IBME方案满足了需要n中t个中心“联合同意”的条件下,接收者才能够拿到解密密钥的场景需求。同时,只有当发送者的身份符合接收者提出的策略且接收者的身份符合发送者提出的策略的情况下,接收者才能正确解密。该方案在云服务中部署时,实现了精准的密文访问控制。安全性和性能分析表明,MAT-IBME不仅实现了真实性安全,而且在系统中有不少于t个权威中心在线的情况下实现了系统级的稳健性。

关键词：密文访问控制机制分布式网络广播加密身份基匹配加密

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