抗密钥泄漏的属性基加密体制研究

The Attribute-based Encryption (ABE) system addresses the problem of data outsourcing storage and sharing security, and has broad application prospects. The leakage-resilient ABE system can further solve the key leakage problem. Aiming at the problems of low security, low efficiency and inability to resist more leakage at the same time in the leakage-resilient ABE schemes, the thesis will study these. The goal is to construct secure and efficient leakage-resilient ABE schemes, and the research contents include: (1) Design ABE schemes that can simultaneously resist post-challenge leakage, continual leakage, and auxiliary input, consider multiple leakage attacks, enhance the attack ability of the adversary, formalize the leakage security model, and improve the security attributes of the scheme; (2) Design leakage-resilient ABE schemes with the CCA security to improve the security of the scheme; (3) Design efficient and practical leakage-resilient ABE schemes, adopt the transformation technology from composite order group to the prime order group, transform the ABE schemes constructed on the composite order group into the leakage-resilient ABE schemes on the prime order group, improve the computational efficiency of the schemes. This topic offers a new theoretical basis and technical support for the study of public key cryptosystems against key leakage under side channel attacks.

属性基加密（Attribute-based Encryption, ABE）体制解决了数据外包存储以及共享安全性问题，具有广阔的应用前景。抗密钥泄漏ABE体制能进一步解决密钥泄漏问题。本课题针对抗密钥泄漏ABE方案中存在安全性不高、效率低以及无法同时抵抗更多泄漏等问题开展研究，以构造安全高效的抗密钥泄漏ABE方案为目标，研究内容包括：（1）设计能同时抵抗事后泄漏、持续泄漏、辅助输入的ABE方案，考虑多种泄漏攻击，增强敌手的攻击能力，形式化泄漏安全模型，提高方案的安全属性；（2）设计满足适应性选择密文安全性的抗密钥泄漏ABE方案，提高方案的安全性；（3）设计高效实用的抗密钥泄漏ABE方案，采用合数阶群到素数阶群转换技术，将合数阶群上构造的ABE方案转化成素数阶群上的抗密钥泄漏ABE方案，提高方案的计算效率。该课题为研究边信道攻击下抗密钥泄漏的公钥密码体制提供新的理论依据以及技术支持。

属性基加密（Attribute-based Encryption, ABE）体制能解决数据外包存储以及共享安全性问题，具有广阔的应用前景。本课题针对ABE方案中存在安全性不高、效率低以及无法同时抵抗更多泄漏等问题开展研究。在项目资助下，取得了如下重要结果：（1）提出一种可撤销的区块链辅助的无托管属性基加密方案，通过联盟区块链取代传统的密钥分发机构来解决密钥托管问题。此外，利用云服务器进行预解密操作，引入一个组管理器来更新用户的密钥并将证书嵌入到密钥中，使方案能够抵抗恶意用户和已撤销用户之间的合谋攻击。（2）提出了一个新的可搜索属性加密系统，用联盟区块链代替传统的密钥生成中心来生成和管理部分密钥。该方案可以在云端进行预解密操作，用户只需要花费少量的计算成本就可以实现解密操作。（3）为抵御复杂云环境下的边信道攻击，将事后泄漏、持续泄漏以及辅助输入泄漏的模型相结合，提出事后持续辅助输入泄漏安全模型，并构造一种密文策略的ABE方案，该方案可以防止用户密钥和主密钥的持续泄漏以及事后泄漏。（4）为解决授权解密用户可能无法及时解密密文的问题，提出一种具有共享解密的密文策略ABE方案。授权用户可以独立恢复消息，同时这些备用用户（半授权用户）可以共同工作以获取消息。此外对基本方案进行了改进以确保半授权用户诚实地执行解密任务。本研究致力于提升属性基加密的安全性和实用性，解决了属性基加密在实际应用中存在的密钥泄漏、安全共享、细粒度访问控制、安全存储等问题，具有重要的理论意义和使用价值。