面向密文控制或计算的抗量子密码体制研究

As the development of quantum computing, many researchers are paying close attention and making efforts on the prospective study of quantum resistant cryptography. To overcome challenges in the forthcoming post-quantum time, our country is accelerating the speed of the study on quantum resistant cryptography. Research on quantum resistant cryptography is at the stage of the start, there are still many important open problems left to be resolved..This project will make a systematic study on quantum-resistant Attribute-based Encryption (ABE) and Functional Encryption (FE) with ciphertext access control and Fully Homomorphic Encryption (FHE) for ciphertext computation, and it aims at constructioning effective and adaptively secure ABE with unbounded attributes, quantum-resistant FE, multi-key FHE, multi-id identity-based FHE (IBFHE) or multi-attribute attribute-based FHE (ABFHE) schemes, and noiseless FHE schemes. Based on the application scenarios, we will abstract requirements in practice and propose some constructions that meet the practical needs to guarantee the cyber security in the quantum age.

随着量子计算理论与技术不断发展，抗量子计算的密码体制研究引起了国际密码学家的广泛关注。为了迎接量子时代，我国也在加快抗量子密码体制研究的步伐。本项目针对抗量子密码体制中具有密文控制和密文计算的关键问题开展研究。. 本项目将系统研究具有密文控制功能的抗量子属性加密(ABE), 函数加密(FE)和用于密文计算的全同态加密(FHE), 以构造高效的、属性长度不受限的、适应性安全的ABE方案，抗量子攻击的FE方案，多密钥FHE、多身份的身份FHE(IBFHE)或多属性的属性FHE(ABFHE)方案以及无噪声的FHE方案为研究目的。从应用场景出发，抽象出应用需求，构造出满足实际需求的方案，以期用于保障量子时代的网络空间安全。

随着量子计算理论和技术的发展，许多在经典环境下找不到有效算法的问题在量子世界得到了解决，导致基于RSA，DDH等假设下的传统密码体制的系统在量子环境下不再安全，也使得抗量子计算的密码体制研究引起了国际密码学家的广泛关注。为了支撑量子计算下的网络空间安全，加快抗量子密码体制研究的步伐，研究抗量子密码体制中具有密文控制和密文计算的相关问题具有重要的理论与实际意义。.本项目针对抗量子计算的密码体制的构造，安全性证明理论，以及相关应用展开了研究。探索了基于身份的加密及多身份全同态加密方案等原语的构造及改进，给出了多身份全同态加密方案的框架及相应构造；对函数加密及函数签名方案进行研究，提出了私密的函数签名和基于身份的二次函数函数加密的方案的概念及相应的构造；对基于格上安全性假设的全同态加密及全同态签名方案进行了设计与改进，构造了基于格的线性同态签名方案以及具有CCA1安全性的全同态加密方案；在黑盒归约的意义下对密码学原语等价性及不等价性问题进行了研究，给出了经典可高效计算的量子单向置换到其他单向性密码学原语的黑盒归约不可能性；此外，还对分布式属性签名在医疗区块链中的应用等问题进行了研究，并建立了基于交易和共识激励的电子商务区块链信誉系统。