发布/订阅服务中保护用户隐私与可证明安全密码方案的关键技术研究

Publish/Subscribe Services have been a successful way in the building of large-scale distributed systems. It is an important component of modern systems in a large number of application domains, including healthcare, air traffic management and manufacturing production. Existing research results on the security and privacy of publish/subscribe services usually assume the underlying network is secure and that the attackers are non-adaptively. However, these assumptions do not hold in reality. This project focus on the security and privacy issues in publish/subscribe services under realistic settings. Specifically, the objectives of this project are to:.- enhance mechanisms to improve integrity of the messages from the publishers.- improve the granularity of access control and privacy of the subscribers.- develop techniques to improve confidentiality of the messages.To achieve these goals, the project will develop new cryptographic techniques such as forward/background secure distributed group signatures; forward/background secure distributed attribute-based encryptions and searchable predicate encryptions. The outcomes of this project will advance theoretical aspects in cryptography and contribute to the development of secure and private publish/subscribe services.

作为一种适用于大规模分布式系统的通信范式，发布/订阅服务架构是医疗卫生系统、空中交通管理系统等系统的重要组成部分。为保证系统的安全，科研人员提出了多个面向发布/订阅服务架构的安全方案。这些方案均假设节点是可信的、攻击者是非自适应的敌手。由于恶意的节点以及自适应的敌手在现实世界中广泛存在，导致这些方案不能满足系统对安全性的需求。为提高系统的安全性，本课题拟解决如何保证发布信息可靠性、如何实现支持细粒度及隐私度的订阅者访问控制和如何发布信息安全路由等关键问题。为了达到上述目标，课题组拟设计发布/订阅服务中保护用户隐私与可证明安全密码算法和安全协议，主要包括多中心双向安全的群签名方案，多中心双向安全的基于属性加密方案和基于属性的可搜索加密方案。相关的研究成果将为实现安全与保护隐私的发布/订阅系统提供理论基础和技术保障。

本项目主要对如何构造满足实际需求的发布/订阅系统进行探索，主要包括保证消息来源的认证性、对适用于发布/订阅服务系统中的基于属性的访问控制策略的研究，以及研究发布/订阅服务系统中的保障用户隐私的订阅基制。本项目共发表22篇学术论文，SCI检索论文3篇，国际高水平会议论文19篇，包含CCF-A类会议论文为1篇，CCF-B类会议论文5篇，CCF-C类会议论文10篇。本项目的研究成果主要包括：(1)提出并构造基于格密码的高效（可链接）环签名和传统签名方案的构造；（2）提出适用于大规模加密数据的高效、可验证并支持关键词合取的可搜索加密方案；（3）构造了支持跨系统（域）的代理重加密方案，实现灵活且高效的云端数据共享；（4）提出一种新的方法来构造基于格的零知识证明系统，构造的协议具有标准可靠性并且同时具有足够小的可靠性错误，解决了该领域多年来的一个开放问题；（5）对密码水印方案展开研究，提出新的抗合谋安全性定义以及给出第一个满足该定义的方案构造，对密码水印方案的研究起到了极大的推动。