支持多条件复杂匹配的代理重加密研究

Proxy re-encryption enables a semi-trusted cloud server to convert Alice’s ciphertext, stored in the cloud, into Bob’s ciphertext of the same message without revealing any information of the underlying plaintext. Proxy re-encryption protects the security of user’s data stored in a non trusted cloud server, as the cloud server does not do any decryption operation. Although some achievements have been made, there are still many problems, such as does not support complex matching on multiple conditions, unable to achieve anonymity of user identity and conditions, rely on bilinear pairings with large computation, relay on random oracle and unable to resist quantum attack. In order to resolve these problems, this project concentrates the following problems. (1) Constructing proxy re-encryption schemes with complex matching on multi conditions in the standard model. Constructing proxy re-encryption schemes with wildcard matching. Constructing proxy re-encryption schemes with access policy. (2) Designing proxy re-encryption schemes supporting complex matching on multi conditions with anonymity for identity and condition. (3) Constructing lattice based anti quantum attack proxy re-encryption schemes with multi conditional complex matching. This project will provide the theoretical basis and application support for user data sharing and privacy protection in cloud storage environment.

代理重加密能够将存储在非可信第三方云服务器的用户Alice的加密数据，由云服务器在不解密的基础上直接转化成其他用户的密文，从而保证了存储在非可信第三方云服务器用户数据的安全性。已有的研究虽然取得了一些成果，但是仍然存在很多问题：不支持多条件的复杂匹配、无法实现用户身份和条件的匿名性、依赖大计算量的双线性对、依赖随机预言机、无法抗量子攻击。为解决这些问题，本项目拟做如下研究：（1）设计标准模型下支持多条件复杂匹配的代理重加密方案；设计支持通配符匹配的代理重加密方案；设计支持访问策略的代理重加密方案；（2）设计身份匿名和条件匿名的多条件复杂匹配的代理重加密方案；（3）设计基于格的抗量子攻击的支持多条件复杂匹配的代理重加密方案。本项目的研究内容对于云存储环境中用户数据共享和隐私保护的发展提供了理论支持。

代理重加密能够将存储在非可信第三方云服务器的用户密码转化成另一个共享用户的密文，在这个转化过程中不向任何第三方（包括云服务器）泄露明文信息，因此代理重加密被广泛地应用在云数据共享，分布式文件系统中。现有的代理重加密技术存在无法支持复杂匹配、用户身份和条件匿名、依赖随机预言机、无法抗量子攻击等问题。本课题以这些研究问题为导向，对以下几个内容进行了研究：（1）设计了支持访问策略匹配和关键字搜索的代理重加密方案；（2）设计了可撤销的基于身份的广播代理重加密方案；（3）首次实现了自适应模型下基于访问策略匹配的代理重加密方案；（4）构造了源匿名的基于身份代理重加密方案；（5）设计了在标准格下的选择密文安全的同态代理重加密方案。通过本项目的研究，为代理重加密在云计算中加密数据共享提供了理论支撑和实践指导。相关研究成果录用/发表了学术论文9篇第一作者或通讯作者论文，包含2篇CCF A类论文。申请发明专利3项，其中一项已授权。已超过项目计划书的相关考核指标。