抗选择打开攻击的公钥加密方案研究

Selective opening secure public-key encryption (PKE), one kind of PKE schemes proposed to guarantee data security of multi-party communications, has great practical value in data security in network and cloud environments. This project researches PKE schemes secure against selective opening attacks. Specifically, this project focuses on the following three aspects. Firstly, deeply research the notions of selective opening security, exploring the relations among selective opening security notions and other standard security notions. Secondly, construct selective opening secure PKE schemes with better efficiency and tighter security reductions. Thirdly, in order to meet the security requirements of application, propose new selective opening security notions with other key properties, and construct PKE schemes achieving these securities. The research of this project not only has a significant impact on theoretical cryptographic constructions and security analysis, but also is able to significantly improve the information security of cloud environment, having great practical value in data security, privacy protection, reliability and security of multi-party computation, etc. of network and cloud environments.

抗选择打开攻击的公钥加密是针对多方实体通信中的数据安全问题而提出的一类公钥加密方案，在网络化环境和云环境下的数据安全方面有非常重要的应用价值。本项目以抗选择打开攻击的公钥加密方案为中心展开研究，具体而言，本项目将深入研究各种选择打开安全性定义，分析其与其他标准安全性之间的关系；从提高效率及归约紧致性的角度出发，设计新的抗选择打开攻击的公钥加密方案；此外，本项目还将从现实应用的安全需求角度出发，提出新的具备其他关键特性的选择打开安全模型，并设计出相应的加密方案。本项目的研究不仅对密码学方案构造和安全性分析具有至关重要的理论意义，而且能够强有力地增加云计算环境下的安全性，在网络化环境和云环境下的数据安全、用户隐私保护、多方计算的可靠性和安全性等方面有着巨大的应用价值。

选择打开攻击是多用户场景下的一种渗透攻击，攻击者通过木马病毒、物理入侵等多种方式攻破一部分用户，获知其密钥、随机数等内部状态，从而对未被攻破的用户产生严重的安全威胁。本项目针对现有选择打开安全模型与其他安全模型之间的关系，高效选择打开安全公钥加密方案的构造方法，以及具备其他关键特性的选择打开安全公钥密码进行研究，取得的主要研究成果包括：.（1）提出“强渗透接收方”模式下的选择打开安全模型，分析了该安全模型与标准的渗透接收方模式选择打开安全模型之间的关系，针对这种更强的安全模型构造了私钥长度与明文长度的比值达到近似最优值的公钥加密方案。.（2）在标准模型下设计出渗透接收方模式下基于仿真（SIM-RSO-CCA）安全的公钥加密方案。.（3）在理想密码模型下设计出SIM-RSO-CCA安全的公钥加密方案。.（4）在随机预言机模型下提出满足SIM-RSO-CCA安全性的公钥加密方案。.（5）在随机数受损这一更适用于现实场景的模型下构造选择打开安全的公钥加密方案。.（6）构造了标准模型下满足CCA安全性的多跳单向代理重加密方案。.（7）构造了具有线性同态性质的代理签名方案。.（8）提出了基于身份的线性同态签名方案。