基于身份的无碰撞批密钥分发及其应用研究

Key distribution is one of the most essential bases of secure transmissions. It is the process of two parties establishing encryption keys during communications. In this project, responding to the development of applications, information technologies and transmission models, we plan to study Identity-based Collision-free Key Distribution in Batch (ICKDB) schemes with diverse definitions as well as the corresponding algorithms in different broadcast/multicast scenes and with different security levels. Our studies focus on the confidentiality, system cost, privacy and utility of ICKDB. In terms of confidentiality, we will study ICKDB with high-level security to resist malicious inner attackers. In terms of system expenses and privacy, we will study the ICKDB scheme for an intended group of receivers while avoiding useless calculation of non-intended receivers and guaranteeing the anonymity of intended receivers. In terms of utility, we will study cloud-assisted lightweight ICKDB schemes, which can support secure outsourcing of complex computation and sensitive information storage. Finally we will propose an ICKDB scheme against malicious Key Generation Centers (KGCs), an anonymous ICKDB scheme for an intended group of receivers and a lightweight ICKDB scheme with securely outsourced complex computation and sensitive information storage. Conclusively, this project will be contributive with novel theories and valuable applications in the future since it meet the development of key distribution technologies.

密钥分发是安全传输的重要基础，是通信双方建立共同加密密钥的过程。为了应对应用需求、信息技术和通信模式的不断发展，本项目将研究基于身份的无碰撞批密钥分发（ICKDB）在不同广播/组播场景、不同安全需求下的形式化定义与实例化算法，并重点从保密性、系统开销、隐私性、实用性多角度探讨。在保密性方面，考虑恶意内部攻击者，研究高保密的ICKDB方案；在开销和隐私方面，研究可指定接收者集合的ICKDB方案，避免无关接收者的计算开销，保证指定接收者的匿名性；在实用性方面，研究云环境下轻量级ICKDB方案，实现复杂计算与敏感信息的安全外包处理。最终，本项目将提出抗恶意密钥生成中心攻击的ICKDB方案、具有匿名性的可指定接收者集合的ICKDB方案、复杂计算和敏感信息外包的轻量级ICKDB方案。总的来说，本项目的研究内容是密钥分发领域的必然研究趋势，其成果在理论方面具有重要创新、在实际应用方面具有重要价值。

密钥分发是安全传输的重要基础，是通信双方建立共同加密密钥的过程。为了应对应用需求、信息技术和通信模式的不断发展，本项目研究基于身份的无碰撞批密钥分发（ICKDB）在不同广播/组播场景、不同安全需求下的形式化定义与实例化算法，并重点从保密性、系统开销、隐私性、实用性多角度探讨。在保密性方面，考虑恶意内部攻击者，研究高保密的ICKDB方案；在开销和隐私方面，研究可指定接收者集合的ICKDB方案，避免无关接收者的计算开销，保证指定接收者的匿名性；在实用性方面，研究云环境下轻量级ICKDB方案，实现复杂计算与敏感信息的安全外包处理。总体来说，本项目的研究内容是密钥分发领域的必然研究趋势，其成果在理论方面具有重要创新、在实际应用方面具有重要价值。最终，本项目历时3年提出抗恶意密钥生成中心攻击的ICKDB方案、具有匿名性的可指定接收者集合的ICKDB方案、复杂计算和敏感信息外包的轻量级ICKDB方案；完成了适用于云端融合环境的轻量级ICKDB方案，并对其安全性和实用性进行了论证。首先对方案进行实例化后，完成相关安全分析，论证其安全性；其次在树莓派芯片与移动设备模拟的云边端平台完成系统性能测试，较其他算法在批处理上存储和复杂度开销有显著提升。所定预期目标均完成，有些成果例如专利超额完成。