具有适应性安全的基于属性加密算法研究

Attribute-based encryption, which allows for fine-grained control for users’ attributes on encrypted data, is a key technology for the data object access control using the cryptography method, and has important applications in cloud computing, access control and other related areas. Focus on the research of attribute-based encryption with adaptive security, this project intends to investigate several aspects of attribute-based cryptosystems that are crucial to its applicability in practice. Regarding above issues, this project mainly focus on the following topics. Firstly, for the ciphertext-policy attribute-based encryption scheme with threshold access structure and the key-policy attribute-based encryption scheme that can support any monotonic access structures, this project will try to present concrete schemes with constant size ciphertexts while achieving adaptive security; Secondly, a multi-authorities attribute-based encryption with constant size ciphertexts will be given out, and this project will further study new ways to protect users’ privacy under the multi-authority environment; Finally, by extracting the design ideas of adaptively secure attribute-based encryption, this project will build up a generic framework which can efficiently convert attribute-based encryption scheme from selective security to adaptive security, using the dual system encryption technology. Through the research of this project, it is expected to enrich and develop the work of attribute-based encryption schemes with provable security, which can provide theoretical and technical supports for enhancing the reliability and practicality of attribute-based encryption in the cloud computing and other network environments.

基于属性加密体制在对数据加密的同时，还可以基于用户属性对其解密权限进行细粒度的控制，是基于密码学方法实现对数据对象访问控制的关键技术，在云计算、访问控制等相关领域有着重要的应用。本课题以具有适应性安全的基于属性加密算法为基础，拟对基于属性密码系统在实际应用中的几个关键问题展开系统研究。主要研究内容如下：首先，研究支持门限访问结构的密文策略基于属性加密以及支持任意单调访问结构的密钥策略基于属性加密，分别构造出密文长度为固定值并且具有适应性安全的基于属性加密算法；其次，设计密文长度为固定值的多机构基于属性加密系统，并探索多机构环境下实现隐私保护的新方法；最后，利用对偶系统加密技术，建立适应性安全基于属性加密算法的通用框架，实现由选择性安全到适应性安全的高效转化。课题的开展，可以丰富和发展可证明安全的基于属性加密算法的研究成果，从而为该技术在云计算等网络环境下的安全应用提供理论支撑和技术支持。

基于属性加密体制是基于密码学方法实现对数据对象访问控制的关键技术，在云计算、访问控制等相关领域有着重要的应用。本课题以具有适应性安全的基于属性加密算法为基础，重点对基于属性加密体制的可证明安全理论、多机构密文策略基于属性加密系统的高效构造、去中心化基于属性密码系统等方面展开研究。经过三年努力，在基于属性加密体制的可证明安全理论方面，基于扩展的谓词编码提出了一个模块化设计抗泄漏基于属性加密方案的框架，并给出了一系列适应性安全的抗泄漏函数加密方案的通用构造方法；在多机构密文策略属性基加密系统方面，分别基于合数阶和素数阶双线性群提出了两个在标准模型下可证明完全的具体实例；在去中心化基于属性密码系统方面，利用扩展的双系统群，在素数阶双线性群上给出了一个支持任意的单调访问结构并且能够快速解密的高效密码方案。上述研究结果丰富和发展了基于属性加密体制的理论研究成果，同时为该技术在云计算等网络环境下的应用提供了技术支持。部分结果已形成学术论文，在上述研究的基础上，已经在“Designs, Codes and Cryptography”、“Security and Communication Networks”、《计算机研究与发展》和17th International Conference Information and Communications Security-ICICS2015等国内外重要期刊和学术会议发表相关论文6篇，其中SCI 期刊2篇，EI检索4篇。获河南省自然科学优秀学术论文一等奖1项。