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DACPCC：一种包含访问权限的云计算数据访问控制方案

更新时间：2019-12-24 01:52:12 大小：2M 上传用户：守着阳光1985查看TA发布的资源 标签：云计算 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

目前云计算访问控制技术最常用的加密体系是CP-ABE,但传统的CP-ABE加密体系中没有涉及用户的访问权限问题,数据提供者只能让用户去读取数据而不能写数据,访问控制机制不灵活,且效率低.针对这一不足,本文提出了一种包含访问权限的高效云计算访问控制方案DACPCC,该方案在CP-ABE基础上设置了权限控制密钥来加密云中的数据,数据提供者通过对权限控制密钥的选择来控制数据的访问权限.文章对DACPCC进行了详细的设计,并做了安全性证明和实验验证,结果表明DACPCC能够让数据提供者对其数据资源进行权限控制,并且是安全和高效的.


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1
Vol． 46 No． 1  
Jan． 2018  
第
期
电
子
学
报
2018  
1
ACTA ELECTRONICA SINICA  
年
月
DACPCC:  
一种包含访问权限的  
云计算数据访问控制方案  
，
王于丁 杨家海  
(
，
清华大学网络科学与网络空间研究院 北京  
100084)  
:
CP-ABE， CP-ABE  
但传统的 加密体系中没有涉及用户  
摘
要
目前云计算访问控制技术最常用的加密体系是  
， ， ， ．  
的访问权限问题 数据提供者只能让用户去读取数据而不能写数据 访问控制机制不灵活 且效率低 针对这一不足  
，
DACPCC，  
该方案在  
CP-ABE  
本文提出了一种包含访问权限的高效云计算访问控制方案  
基础上设置了权限控制密钥  
DACPCC  
， ．  
来加密云中的数据 数据提供者通过对权限控制密钥的选择来控制数据的访问权限 文章对  
进行了详细的  
， ，  
设计 并做了安全性证明和实验验证 结果表明  
DACPCC  
，
能够让数据提供者对其数据资源进行权限控制 并且是安全  
．
和高效的  
关键词  
中图分类号  
URL: http: / /www． ejournal． org． cn  
:
;
;
;
;
云计算 访问控制 属性基加密 访问权限 属性撤销  
:
TP309  
:
A
: 0372-2112 ( 2018) 01-0236-09  
DOI: 10． 3969 /j． issn． 0372-2112． 2018． 01． 033  
文献标识码  
文章编号  
电子学报  
DACPCC: A Data Access Control Scheme with  
Access Permission for Cloud Computing  
WANG Yu-ding，YANG Jia-hai  
( Institute for Network Sciences and Cyberspace，Tsinghua University，Beijing 100084，China)  
Abstract: Currently，the most common encryption scheme of cloud computing access control system is CP-ABE，but  
the conventional CP-ABE encryption did not deal with the issue of user‘s access permission; data owners only allow the us-  
ers to read the data but not to write，such kind of coarse access control mechanism is not flexible and low efficiency． To deal  
with this issue，the paper proposes a Data Access Control scheme with access Permission for Cloud Computing ( DACPCC) ，  
it sets permission control keys to encrypt the data in cloud based on CP-ABE; the data owner controls the data’s access per-  
mission by choosing the permission control keys． The paper illustrates the design details of the proposed scheme，then theo-  
retically proves the security and evaluates the performance through simulated experiments; the results show that DACPCC  
allows the data owners to control the access permission of the data，and it is safe and more efficient．  
Key words: cloud computing; access control; CP-ABE; access permission; attribute revocation  
， ，  
动态资源供给 网络范围一直处于被动变化之中 导致  
1
引言  
［2］  
，
访问控制的策略动态变化 不易管理  
．
，
为此 人们将  
，
随着云计算技术的发展 云平台中数据的访问控  
( CP-ABE，attribute-based encryp-  
基于密文的属性基加密  
［1］  
［3，4］  
．
制成为越来越关键的问题  
由于云计算环境的开放  
tion)  
，
方案用于云计算中 这项技术为云计算数据的  
， : ，  
性和弹性 数据在云存储中面临如下问题 一方面 一旦  
，
访问控制提供了新的思路 它允许数据所有者定义自  
，
将数据置于云端 数据提供者将完全失去对数据的控  
，
己需要的访问策略并对数据进行加密 用户只需要符  
，
制 数据的安全性和隐私将面临来自云平台内外多方  
，
合相应属性条件便可解密 并且  
CP-ABE  
将加密规则蕴  
; ，  
面的威胁 另一方面 由于云平台会根据实时需求进行  
，
含在加密算法之中 可以免去密文访问控制中频繁出  
: 2016-08-30;  
: 2016-10-16;  
:
责任编辑 诸叶梅  
收稿日期  
修回日期  
:
基金项目 国家自然科学基金  
( No． 61432009，No． 61462009) ;  
( No． 20130002110058)  
;
863  
国家 高技术研究发展计划  
教育部博士学科专项基金  
( No． 2015AA015601)  
237  
1
: DACPCC:  
一种包含访问权限的云计算数据访问控制方案  
第
期
王于丁  
［5，6］  
． CP-ABE  
e:  
×
，
H: { 0，1}  
并定义公开映射  
→
现的密钥分发代价  
合于云环境下解密方不固定的场景 并且具有很强的  
CP-ABE  
最突出的优点是很适  
线性映射  
→
1
1
2
，
.
:
则
2
．
，
运算效率低下 机制不  
( 1)  
:
双线性 对于所有的  
g ，g  
1
，
对于所有的  
灵活性和可扩展性 但  
∈
2
1
a
b
ab  
．
完善等问题也受到了很多关注  
a，b  
，
均有  
e( g ，g ) = e( g ，g )  
1
;
成立  
∈
p
1
2
2
， CP-ABE  
近些年来 将  
运用在云计算环境中的研究  
( 2)  
:
非退化性 存在  
g，g  
，
满足  
e( g，g)  
1;  
≠
∈
1
CP-ABE  
工作主要集中在如何进一步提高  
: ( 1)  
访问控制系  
( 3)  
:
可计算性 对于所有的  
g ，g  
1
，
存在一个有  
∈
2
1
．
统的效率 主要方法有  
CP-ABE  
通过改进  
的访问结  
e( g ，g ) ．  
2
效的多项式算法来计算  
2. 2  
访问结构  
1
， ［7，8］; ( 2)  
构来提高效率 如文献  
CP-ABE  
通过改进  
属
， ［9，10］; ( 3)  
性层级来提高效率 如文献  
CP-  
通过改进  
= { P ，P ，…，P }  
n
假定实体集  
上共享了一个秘  
1
2
ABE  
， ［11 ～ 13］; ( 4)  
的认证机构来提高效率 如文献  
通
， ，  
密 若 的一个子集能共享该秘密 则称这个子集为一  
CP-ABE  
，
的属性撤销机制来提高运行效率 如文  
过改进  
; ， ．  
个授权子集 否则 称其为非授权子集 所有授权子集构  
［13 ～ 15］ ． CP-ABE  
献 等等 而本文将从改进 的另一个特  
， ．  
成的集族 称为对该秘密的一个访问结构 访问结构  
———  
． ，  
访问权限来提高运行效率 在云计算系统中 为  
征
，
是单调的 是指  
B，C，  
B
C
B， C  
那么  
若
∈
且
，
了提高工作效率 数据提供者不仅可以授权可信的用  
．
∈
，
，
户来读取数据 还可以授权可信用户来进行写数据 从  
而大大减轻数据提供者和云平台负担从而提高系统工  
CEO  
2. 3 DBDH  
假设  
给定阶为大素数 的群  
， (  
p
和
以及双线性映射  
2
1
，
作效率 比如说企业的  
可以授权秘书来修改企业  
数据 战场上指挥员可以授权作战参谋来修改战场数  
CP-ABE  
e:  
×
，
)
Diffie  
上的判定双线性  
群
→
1
1
2
1
2
，
Hellman  
DBDH  
: g，  
是指 给定 选择  
a，b，c  
，R  
∈
问题  
∈
p
abc  
，
据等等 然而  
本身只是通过用户属性来授予读  
，
判断  
R = e( g，g)  
． P  
是否成立 定义一个算法 解决  
1
， ，  
权限 而不能授予写权限 所以本文的目的就是研究一  
DBDH  
:
问题的优势为  
DBDH  
a
b
c
CP-ABE  
套包含用户细粒度访问权限控制的  
云计算访  
问控制机制 在运算效率 安全性 属性撤销等方面都较  
CP-ABE  
Adv  
= | Pr［P ( g，g ，g ，g ，R) = 0］  
P
，
，
，
a
b
c
abc  
－ Pr［P ( g，g ，g ，g ，e( g，g)  
) = 0］| ;  
．
有很大提高 这方面的工作目前研究较  
原始  
P，  
如果对任意一个多项式时间算法 其解决  
DBDH  
， ［16］ ， ，  
少 文献 支持权限控制 但效率较低 属性撤销不  
，
问题的优势小于可忽略的时间 ε 则称  
DBDH  
假设成  
．
完善  
a
b
c
，
立 并称  
( g，g ，g ，g ，R)  
为 一 个  
BDH ( bilinear Diffie  
，
本文针对这些不足 以  
CP-ABE  
，
为基础 提出了一  
Hellman)  
．
元组  
:
种包 含 访 问 权 限 的 高 效 云 计 算 访 问 控 制 方 案  
3
DACPCC  
模型定义  
DACPCC，  
该方案设置非对称的权限控制密钥加密云中  
，
的数据 数据提供者通过选择不同的权限控制密钥来  
3. 1  
系统模型  
，
授予和撤销数据的读写权限 弥补了  
CP-ABE  
中用户只  
token  
解密  
DACPCC  
4
1 ，  
部分实体组成如图 所示 其名称和  
由
;
能读不能写数据的缺陷 该方案采用云平台  
: ( 1)  
( DO，Data Owner) ，  
数据所有者 定义  
作用如下所述  
，
方法将核心的解密工作交给云平台处理 提高了系统  
， ，  
其数据的访问策略 将数据进行加密 外包到云服务器  
， ． :  
的效率 并具有完善的属性撤销机制 文章的结构是 第  
; ( 2)  
( U，User) ，  
用户 用户可以下载  
中供合法用户使用  
，
二章阐述本文工作将会用到的基本理论 第三章定义  
，
在云中共享的任何加密的数据 如果它的私钥满足访  
，
相关模型和介绍系统流程 第四章阐述  
DACPCC  
的完  
; ( 3)  
问控制策 略 可 以将其 解 密 使用  
云 服 务 提 供 商  
， ，  
整方案 第五章对方案的安全性进行分析 第六章进行  
( CSP，Cloud Service Provider) ， ，  
即云平台 拥有强大的存  
．
该方案的实验评估 第七章是结论和进一步工作展望  
．
，
储计算功能 存储  
DO  
， U  
提交上来的数据 并供 下载  
;
( 4)  
( MA，Master Authority) ，  
注册  
DO  
U，  
和
主认证中心  
2
基本理论  
DACPCC  
，
机制通过访问结构表示策略 以双线性对  
，
为技术基础 并基于  
DBDH( Decision Bilinear Diffie Hell-  
man)  
．
假设构建安全性 下面分别给出本文基本概念的  
［17 ～ 19］  
．
形式化定义  
2. 1  
双线性对  
p
均为 阶循环乘法群  
，
p
为模 的剩  
p
设
和
1
2
， g  
余类加群 设 为群  
1
， e  
的一个随机生成元 又设 为双  

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