基于格的屬性基加密方案研究.pdf

1、云計(jì)算（Cloud Computing）產(chǎn)業(yè)是當(dāng)前信息服務(wù)領(lǐng)域的焦點(diǎn)，而云存儲(chǔ)（Cloud Storage）是云計(jì)算系統(tǒng)在配置大量存儲(chǔ)設(shè)備后新的應(yīng)用。享用云存儲(chǔ)服務(wù)的用戶可以方便地在任意地點(diǎn)、任意時(shí)間，通過(guò)任意可連網(wǎng)的設(shè)備連接到云上下載和上傳數(shù)據(jù)。云存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一是訪問(wèn)控制管理問(wèn)題，即通過(guò)非傳統(tǒng)訪問(wèn)控制方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中用戶對(duì)共享數(shù)據(jù)的訪問(wèn)控制問(wèn)題，目前最主要的研究方向是基于密碼學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)控制。在現(xiàn)有的密碼學(xué)手段中，基于屬性的加

2、密體制（Attribute-Based Encryption,ABE）因可以實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)云端密文數(shù)據(jù)的細(xì)粒度訪問(wèn)控制而最受關(guān)注。
　　屬性基加密體制是對(duì)身份基加密體制（Identity-Based Encryption,IBE）的擴(kuò)展，該體制創(chuàng)新的在公鑰加密體制中引入了訪問(wèn)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)在生成密鑰或者產(chǎn)生密文時(shí)可以根據(jù)一個(gè)訪問(wèn)結(jié)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生，并用一個(gè)屬性集合來(lái)描述一個(gè)用戶，當(dāng)密文發(fā)送給加密體制中的所有用戶時(shí)，當(dāng)且僅當(dāng)描述用戶的屬性集合滿足訪

3、問(wèn)結(jié)構(gòu)時(shí)，用戶才可以解密密文。現(xiàn)有的屬性基加密方案大部分基于雙線性映射問(wèn)題，方案計(jì)算復(fù)雜度較大，相對(duì)于傳統(tǒng)對(duì)稱密碼體制，運(yùn)算效率較低。此外，其基于的離散對(duì)數(shù)問(wèn)題已被證明無(wú)法抵抗量子攻擊。此時(shí)，被認(rèn)為能夠抵抗量子計(jì)算機(jī)的格基密碼體制成為新的研究熱點(diǎn)。
　　訪問(wèn)結(jié)構(gòu)是屬性基加密體制的靈魂，正是訪問(wèn)結(jié)構(gòu)的引入才使得屬性基加密方案具有精細(xì)的、靈活的表達(dá)能力。本文主要研究支持電路結(jié)構(gòu)的基于格的屬性基加密體制?，F(xiàn)已取得研究成果如下：
　

4、　1.支持受限電路的基于格的密鑰策略的屬性基加密方案
　　定義了一類新的受限電路。在該類受限電路f中，對(duì)于任意的輸入x，如果f(x)=1，那么我們要求子電路fω中所有或門節(jié)點(diǎn)的編號(hào)較小的子節(jié)點(diǎn)的輸出值均為1。其中，fω表示電路f中以節(jié)點(diǎn)ω作為根節(jié)點(diǎn)的子電路。構(gòu)建了支持該類受限電路的基于格的密鑰策略的屬性基（Key-Policy Attribute-Based Encryption，KP-ABE）方案，并證明了方案在Learning

5、 With Errors（LWE）假設(shè)下是選擇性安全的。該方案較之前同類的受限方案相比，密鑰量較小。
　　2.基于格的雙矩陣密鑰策略的屬性基加密方案
　　在設(shè)計(jì)方案時(shí)，結(jié)合two-to-one技術(shù)，為電路中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)綁定兩個(gè)矩陣，分別構(gòu)建了能夠支持一般電路和多扇入電路的基于格的KP-ABE方案。并分別證明了兩個(gè)方案在LWE假設(shè)下是選擇性安全的。在描述表達(dá)成相同表達(dá)式的訪問(wèn)結(jié)構(gòu)時(shí)，多扇入電路相比于一般電路深度更小，節(jié)點(diǎn)數(shù)量更少

6、。一般基于屬性的加密方案的參量和電路深度及節(jié)點(diǎn)數(shù)量成正比，因此，支持多扇入電路的方案的參量更少，方案效率更高。但本成果中多扇入電路方案生成的密鑰量較大，適用于扇入值較小的情況。
　　3.基于格的密鑰同態(tài)密鑰策略的屬性基加密方案
　　本部分主要應(yīng)用密鑰同態(tài)技術(shù)，設(shè)計(jì)了三個(gè)求值算法并分別構(gòu)建了能夠支持一般電路和多扇入電路的基于格的KP-ABE方案。并分別證明了兩個(gè)方案在LWE假設(shè)下是選擇性安全的。支持一般電路的方案與之前提出的支