高效属性基密码及其拓展的研究

The since attribute based cryptographic techniques have been proposed in 2005, researchers of the area from the cloud computing, Internet of things, or e-health use it to solve the security problem. However, so far, there are not many practical attributes based cryptographic schemes. The main problem lies in the efficiency, including the expansion of the ciphertext or low the efficiency of the comoputing. The purpose of this project is to study efficient and secure attribute-based encryption/signature scheme, and try to generalize them to any formal languages. The major scientific problem of this topic, is how to design short ciphertext attribute-based encryption scheme and short signature attribute-based signature scheme? As well as how to design regular language based encryption or signature scheme? And how to improve the safety and efficiency of these scheme? The main content of the project is to explore these problems and strive to achieve a breakthrough on these problems. We have already achieved important results on attribute-based cryptographic schemes. The road-map of our research is mature, our fundamental research is solid. We strive to achieve important results in a short ciphertext, short signature and regular language-based cryptographic schemes, and we try to apply them into the access control of cloud computing, Internet of things, or e-health. Our project has very important theoretical value, as well as a very broad application of practice.

自从2005年属性基密码技术被提出后，云计算、物联网或e-health等领域的研究者们纷纷用来解决其中的安全问题。但是，时至今日，实用的属性基密码方案不多，主要问题出在效率上，包括密文扩展太大、实现效率不高。本项目旨在研究高效且安全的属性基密码方案，并尝试将其推广到更丰富的形式语言上。其中主要的科学问题包括：如何设计短密文的属性基加密方案及短签名的属性基签名方案？如何设计基于正则语言及其他形式语言的加密/签名方案？进而如何提高属性基密码方案的安全性和效率？本项目的主要内容就是探讨这些问题，并力争在这些问题上取得突破。我们已在属性基密码方面取得过重要成果，并且在本项目上已经形成了可行的研究方案和技术路线，力争在短密文、短签名和正则语言基密码方面取得重要成果，并有选择的应用于云计算、物联网或e-health等领域对加密数据的访问控制中。这些研究既有重要的理论价值，也有非常广阔的应用前景。

本项目系统地研究了高效属性基密码及其拓展的相关课题，取得了一系列重要突破，发表48篇学术论文，其中有12篇属于CCF A类或JCR一区论文，包括TIFS, TDSC, TPDS等期刊和INFOCOM会议；11篇属于CCF B类论文，包括Des.Codes Cryptography、Theoretical Computer Science、ASIACRYPT、PKC、ESORICS等期刊和会议；SCI检索24篇，EI检索48篇，ESI高被引论文2篇。项目负责人和主要研究人员还应邀在国内外学术会议以及在有关高校做邀请报告10余次，获得中国和美国发明专利授权3项，软件著作权3项。.本项目主要创新性工作包括：.（1）研究高效属性基加密/签名，提出具体的方案，解决短密文和其他功能融合问题。包括证明了一个一般性发现（如果CP-ABE方案是选择性的Policy- specific解密黑盒可追踪，那么也是选择性的Key-like解密黑盒可追踪）；获得了首个与系统用户数无关的短密文黑盒可追踪CP-ABE方案和混合策略属性基签密方案，支持任意单调访问结构的属性基签名和门限访问结构的属性基加密。.（2）提出扩展属性基加密的功能，主要解决紧规约身份基加密方面的公开问题，提出了服务器辅助的可直接撤销用户的属性基加密方案。包括获得素数阶双线性群下紧安全和标准假设下高效的基于素数阶双线性群的身份基加密方案，以及服务器辅助的可直接撤销用户的属性基加密方案。.（3）针对云计算或E-Health等应用场景，提出了若干应用问题的解决方案。包括在E-Health中，提出了一个高效的隐私保护动态医疗文本挖掘与图像特征提取方案和隐私保护的密钥管理方案；在云计算中，提出了一个支持快速搜索、密文策略且多值无关的属性基加密方案，即此方案支持密文访问控制同时支持关键字快速搜索，且密文的大小与属性值的多少无关。.此外，本项目还扩展了许多研究。受资助期间，团队获得了全国党政密码科学技术二等奖和教育部自然科学二等奖，有一人获得ACM上海优秀博士学位论文，还培养毕业3名博士、10名硕士以及1名博士后出站。