基于多身份的加密系统关键问题研究及应用

Identity-based cryptography(IBC) allows a user's identity to serve as a public key, thus can greatly simplify the public-key infrastructure. If a user has several identities, then he has to keep and manage multiple public/private key pairs which results in a heavy burden for the user. To solve this problem, the notion of multi-identity based cryptography is introduced. At the same time, new challenges are brought, for example, a user may change his identities from time to time; all of the identities are not from the same domain; a user does not want anyone else to know his identities except the sender. This project aims at designing efficient multi-identity based encryption scheme to address the problems mentioned above. The project includes the following problems: (1)Designing dynamic multi-identity based encryption schemes,(2) Designing multi- identity based encryption schemes with multiple private key generators（PKG）, (3) Designing anonymous multi-identity based encryption schemes,(4) Designing public key encryption with multiple keywords search using anonymous multi-identity based encryption scheme. From the point of theory, the schemes above can be used to construct high-level security protocols, such as e-commerce protocols, e-voting protocols and e-mail protocols. From the application point of view, the schemes can be used to protect the data privacy of the outsourced database for cloud computing. This project will provide theorical and technical support for the security of the nowadays network.

基于身份的密码学使用用户的公开身份作为公钥，简化了基于证书密码学中繁琐的证书管理过程。如果一个用户有多个身份，则用户需存储并管理相应数量的公私钥对，增加了存储负担。为了解决该问题，学者们提出了基于多身份密码学的概念。多身份的引入为基于身份加密系统带来了一些新问题：如用户身份的动态变化，多个身份来自不同的域，接收方收到的消息不能泄漏自己的身份信息等。 本项目拟针对上述问题展开研究，主要内容包括：设计动态的基于多身份的加密方案、设计多私钥产生中心的基于多身份的加密方案、设计匿名的基于多身份的加密方案、设计带多关键字检索的公钥加密方案。从理论角度来看，本项目设计的方案可构建抽象层次更高的复杂协议（如电子商务协议、电子选举协议、电子邮件协议等）；从应用角度来看，设计的带多关键字检索的公钥加密方案可用于云计算环境下外包数据库中对加密数据的检索。因此本项目的研究具有重要的理论意义和实际的应用价值。

在传统的基于身份的密码学中，如果一个用户有多个身份，则用户需存储并管理相应数量的公私钥对，增加了存储负担。多身份密码学允许用户对于多个身份对应的公钥仅持有一个私钥。多身份的引入为基于身份加密系统带来了一些新问题：如用户身份的动态变化，多个身份来自不同的域，接收方收到的消息不能泄漏自己的身份信息等。本项目针对上述问题展开了研究。.本项目的研究工作基本按照拟定的研究计划展开，主要研究工作和研究成果包括如下几个方面：安全高效的自愈群组密钥分发协议的分析和设计、利用多项式进行动态的基于多身份加密方案的设计、满足各种匿名性质的电子现金系统的设计、多授权的电子投票系统的设计、多银行电子现金协议的设计、基于逆序二叉树的高效可分电子现金系统的设计和云存储数据完整性检测协议的分析和设计等方面。基于逆序二叉树的高效可分电子现金系统的设计和云存储数据完整性检测协议的分析和设计等问题的研究是原来研究计划中所没有的，但这些问题正在成为当今国内外的研究热点，因此我们在研究过程中，将上述内容作为重要研究内容添加进来。.本项目设计的协议可用于无线传感器网络、自组网等实用网络环境，并可用于构建层次更高的复杂协议（如电子商务协议、电子选举协议、电子邮件协议等），因此具有重要的理论意义和实际的应用价值。在本项目的资助下，项目组取得了一系列丰富的研究成果，先后有13篇论文在Sensors、Wireless Personal Communications、IET Information Security、电子学报、INTRUST 2014等期刊或会议发表，获得1项国家专利授权，培养博士生3名。