基于屬性的密碼技術(shù)研究.pdf

1、隨著云計(jì)算的快速發(fā)展，越來(lái)越多的用戶(hù)選擇把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端。然而為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密和共享，傳統(tǒng)的一對(duì)一的方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，分布式網(wǎng)絡(luò)亟需一種一對(duì)多的密碼通信模式。基于屬性的密碼技術(shù)提供了一種良好的解決辦法，是當(dāng)前密碼學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。基于屬性的密碼能夠更好地應(yīng)用到一對(duì)多的通信環(huán)境，并且通過(guò)引入訪(fǎng)問(wèn)結(jié)構(gòu)的概念實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的細(xì)粒度訪(fǎng)問(wèn)控制，在開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中有著特別廣泛的應(yīng)用前景。本論文致力于研究基于屬性的加密、簽名、簽密、授權(quán)可

2、搜索加密等方案的設(shè)計(jì)，擴(kuò)充了基于屬性的密碼技術(shù)的功能，取得如下創(chuàng)新成果：
　　1.基于屬性的加密技術(shù)研究
　　（1）設(shè)計(jì)了一個(gè)具有隱藏門(mén)限訪(fǎng)問(wèn)結(jié)構(gòu)的基于屬性的加密方案。該方案對(duì)密文中的訪(fǎng)問(wèn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了隱藏，解決了因加密屬性暴露在密文中以至泄密目標(biāo)解密者身份的問(wèn)題。在選擇明文攻擊下，方案的安全性可以規(guī)約到判定雙線(xiàn)性Diffie-Hellman困難問(wèn)題。
　?。?）設(shè)計(jì)了一個(gè)支持外包解密的謂詞加密（PE）方案。在云計(jì)算環(huán)境中

3、，用戶(hù)的解密能力是有限的，把解密工作交給云服務(wù)器來(lái)做可以有效地減少用戶(hù)的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)。該方案允許云服務(wù)器利用用戶(hù)提供的轉(zhuǎn)換密鑰把PE密文轉(zhuǎn)變成ElGamal模式的密文，同時(shí)云服務(wù)器不能讀取消息包括用戶(hù)的屬性信息。用戶(hù)在解密過(guò)程中不需要再做昂貴的對(duì)數(shù)運(yùn)算，而僅需執(zhí)行1次標(biāo)量乘法和1次指數(shù)運(yùn)算。方案在可重放選擇密文攻擊(RCCA)安全模型下給出了證明。
　　（3）對(duì)Ibraimi等人提出的一個(gè)密文策略基于屬性的加密（CP-ABE）方案（I

4、BR）進(jìn)行了安全性分析。結(jié)果表明他們的方案設(shè)計(jì)中安全模型存在問(wèn)題，模擬者不能返回與挑戰(zhàn)訪(fǎng)問(wèn)屬性重疊的屬性集合擁有者的私鑰這個(gè)假設(shè)不合理，通過(guò)重新定義，本論文給出了方案在一般群模型下的安全性證明。
　　2.基于屬性的簽名技術(shù)研究
　　設(shè)計(jì)了一個(gè)具有常量長(zhǎng)度的基于屬性的簽名方案?，F(xiàn)有的大多數(shù)基于屬性簽名方案中的簽名長(zhǎng)度跟系統(tǒng)中屬性個(gè)數(shù)是線(xiàn)性相關(guān)的。因此，當(dāng)屬性數(shù)目增大時(shí)，密鑰的數(shù)量和簽名的長(zhǎng)度會(huì)變得非常大，這使得簽名和密鑰的計(jì)算

5、和存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)也會(huì)變得很大。然而，本論文方案的簽名長(zhǎng)度只有3個(gè)群元素，并且具有不可偽造性和無(wú)條件匿名性。理論證明顯示，在標(biāo)準(zhǔn)模型下該方案的安全性規(guī)約為計(jì)算Diffie-Hellman（CDH）困難問(wèn)題。
　　3.基于屬性的簽密技術(shù)研究
　　設(shè)計(jì)了一個(gè)常量密文長(zhǎng)度的基于屬性的門(mén)限簽密方案。該方案解決了現(xiàn)有的基于屬性的簽密方案中密文長(zhǎng)度會(huì)隨屬性數(shù)量的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)導(dǎo)致通信量低下的問(wèn)題，其中密文僅包括8個(gè)群元素，解簽密僅需要做5個(gè)雙線(xiàn)對(duì)運(yùn)

6、算，并且提供了保密性和不可偽造性的安全性證明。
　　4.格上的授權(quán)關(guān)鍵詞搜索加密技術(shù)研究
　　隨著量子密碼的研究與發(fā)展，基于雙線(xiàn)性對(duì)的密碼算法容易被量子計(jì)算機(jī)攻擊。格是構(gòu)造安全密碼學(xué)方案的一個(gè)理想的選擇，本論文設(shè)計(jì)了兩個(gè)基于格的密碼學(xué)方案，安全性都是基于格上的帶錯(cuò)誤學(xué)習(xí)(LWE)的困難問(wèn)題假設(shè)。
　?。?）設(shè)計(jì)了格上的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型下可證安全的關(guān)鍵詞搜索加密（PEKS）方案。PEKS支持存儲(chǔ)在云服務(wù)器上的加密數(shù)據(jù)的關(guān)鍵詞