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支持隐私保护的多机构属性基加密方案

更新时间：2019-12-26 19:20:25 大小：2M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：隐私保护属性基加密 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

针对云环境中用户敏感信息的保护,提出一种支持隐私保护的多机构属性基加密(attribute based encryption,ABE)方案.该方案采用半策略隐藏方式,将属性分为属性名和属性值2部分,通过对用户的属性值进行隐藏,实现对用户的隐私保护,避免用户的具体属性值泄露给其他任何第三方.另外,加密时仅对与访问策略相关的属性名进行加密,而不是对系统所有属性进行加密,改变了已有的隐私保护属性基加密方式,大大减短了密文长度.方案的安全性依赖于DBDH假设,并且在标准模型下满足自适应选择明文攻击安全.同时,通过与其他方案的对比,方案计算代价和存储代价都有明显优势,尤其是密文长度仅与访问策略设置的属性相关,更加适用于实际应用中用户属性规模远远小于系统属性规模的情况.


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DOI: 10． 7544issn1000-1239． 2018． 20161043  
55( 4) : 846-853，2018  
计算机研究与发展  
Journal of Computer Research and Development  
支持隐私保护的多机构属性基加密方案  
1
1
2
1
闫玺玺  
刘
媛
李子臣 汤永利  
1
(
454003)  
河南理工大学计算机科学与技术学院 河南焦作  
2
(
102600)  
北京印刷学院信息工程学院 北京  
( yanxx@ hpu． edu． cn)  
Multi-Authority Attribute-Based Encryption Scheme with Privacy Protection  
1
1
2
1
Yan Xixi ，Liu Yuan ，Li Zichen ，and Tang Yongli  
1
( School of Computer Science and Technology，Henan Polytechnic University，Jiaozuo，Henan 454003)  
( School of Information Engineering，Beijing Institute of Graphic Communication，Beijing 102600)  
2
Abstract Attribute based encryption ( ABE) is a new cryptographic technique which guarantees fine-grained  
access control of outsourced encrypted data in the cloud． In order to protect the users' sensitive information in  
the cloud，a multi-authority attribute based encryption ( MA-ABE ) scheme with privacy protection is  
proposed． In the scheme，the users' attribute is divided into two parts: the attribute name and the attribute  
value． The value of user's attributes would be hidden in the access structure to prevent from revealing to any  
third parties，so the users' privacy will be effectively preserved． In addition，the attribute name is used to  
construct the access structure，and the length of our ciphertext is associated with the number of attribute name  
which belongs to the access policy，rather than the all attributes in the system． Besides，the scheme is secure  
against chosen plaintext attack under the decision bilinear Diffie-Hellman ( DBDH) assumption in the standard  
model． Compared with the existing related schemes，the size of ciphertext and users' secret key in the scheme  
are all reduced，and the lower computing cost and storage cost makes the scheme more effective in the  
practical application，especially the condition in which the scale of user attributes is far smaller than the scale  
of system attributes．  
Key words multi-authority; privacy protection; attribute based encryption ( ABE) ; attribute hidden;  
standard model  
，
针对云环境中用户敏感信息的保护 提出一种支持隐私保护的多机构属性基加密  
( attribute  
摘
要
based encryption，ABE) ． ， 2 ，  
方案 该方案采用半策略隐藏方式 将属性分为属性名和属性值 部分 通过对  
， ， ．  
用户的属性值进行隐藏 实现对用户的隐私保护 避免用户的具体属性值泄露给其他任何第三方 另外  
，
， ，  
加密时仅对与访问策略相关的属性名进行加密 而不是对系统所有属性进行加密 改变了已有的隐私保  
， ．  
护属性基加密方式 大大减短了密文长度 方案的安全性依赖于  
DBDH  
，
假设 并且在标准模型下满足自  
． ， ， ，  
适应选择明文攻击安全 同时 通过与其他方案的对比 方案计算代价和存储代价都有明显优势 尤其是  
，
密文长度仅与访问策略设置的属性相关 更加适用于实际应用中用户属性规模远远小于系统属性规模  
－ －  
: 2016 12 27;  
－ －  
: 2017 08 09  
收稿日期  
修回日期  
: “  
”
( MMJJ20170122) ;  
( 142300410147) ;  
( 12A520021，  
河南省教育厅科研项目  
基金项目 十三五 国家密码发展基金项目  
河南省科技厅项目  
2015  
年青年骨干教师资助项目  
16A520013) ;  
河南理工大学  
This work was supported by the“13th Five-Year”National Crypto Development Foundation ( MMJJ20170122) ，the Project of Science and  
Technology Department of Henan Province ( 142300410147) ，the Project of Education Department of Henan Province ( 12A520021，  
16A520013) ，and the Research Fund for Young Backbone Teachers of Henan Polytechnic University in 2015．  
:
通信作者 汤永利  
( yltang@ hpu． edu． cn)  
:
闫玺玺等 支持隐私保护的多机构属性基加密方案  
847  
．
的情况  
; ; ; ;  
关键词 多机构 隐私保护 属性基加密 属性隐藏 标准模型  
TP309  
中图法分类号  
，
随着互联网的发展以及云计算的应用 越来越  
( global identifier，GID) ，  
域身份标识  
采用匿名证书  
，
多的人趋于将数据存储在云端 然而在这些数据中  
GID，  
技术隐藏用户的 以防止机构累积用户的信息  
( ) ，  
可能包含一些敏感信息 比如个人病历 为了保护  
． ［6］ Lewko  
来保护用户的隐私 文献 中  
等人提出分  
，
用户隐私 经常需要对敏感的隐私信息进行加密处  
ABE，  
该方案中任何一方都可以通过为  
权的多机构  
［1］  
．
理 属性基加密  
( attribute based encryption，ABE)  
，
不同的用户生成公钥和发放私钥成为机构 且提出  
，
作为一种新兴的公钥加密技术 将用户的身份用一  
GID  
一种将用户的密钥与  
相连的技术以抵抗共谋  
等人提出云计算中具有隐私  
，
，
系列的属性表示 通过对用户的私钥或密文设置属  
．
攻击 文献  
［7］ Xhafa  
中
，
性集或访问结构 只有属性集和访问结构相匹配时  
意识的基于属性的个人健康记录共享系统 该方案  
，
才能解密 从而实现了一对多的通信以及对文件的  
ABE，  
通过隐藏访问策  
是一种密钥策略的多机构的  
，
细粒度访问控制 解决了传统公钥密码体制无法满  
． ［8］ Han  
略保护访问用户的隐私 文献 中  
等人提出  
ABE，  
、 ，  
足云环境下的访问控制 安全和效率问题 被认为是  
提高隐私和安全的分权的密文策略的多机构  
该方案采用承诺方案和零知识证明技术来保护用户  
GID  
．
云环境中高效的信息分享的最佳选择 但是由于加  
密者制定访问策略的属性中往往会包含一些敏感的  
，
1
．
的
和属性 这是第 篇保护用户属性的方案  
，
隐私信息 如个人健康病例系统中病人设置访问策  
， ［9］ Wang  
但是 在文献 中  
［8］  
等人指出文献 中所提  
{ ， ， } ，  
略为 人民医院 医生 心脏科 这些属性信息很容  
．
的方案并不能很好地保护用户的属性 文献  
［10］  
中
． ，  
易泄露病人的隐私 因此 如何实现云环境数据共享  
Qian  
等人提出基于多机构属性基加密的可撤销属  
．
中敏感信息的隐私保护便成为学者们研究的热点  
，
性和隐私保护的个人健康病例系统 该方案提供用  
ABE  
传统的  
只有一个可信的机构来管理所有  
． ［11］  
户属性的撤销及策略更新 文献 中关志涛等人  
，
的属性 但在实际应用中属性往往是由多个机构管  
提出面向云存储的基于属性加密的多授权中心访问  
．
理运行的 单个属性机构的  
ABE  
机制不能满足大规  
，
控制方案 该方案采用最小化属性分组算法大大减  
，
模分布式环境的需求 属性权威机构易受到集中攻  
，
少了用户访问文件时所需的密钥量 系统开销较小  
．
， ，  
击 另外 属性权威机构需要为所有的用户认证属性  
［12］  
文献 中陶启等人提出基于密文策略多机构属  
， ， ．  
分发密钥 工作负荷过重 成为系统的性能瓶颈 在  
， ，  
性基加密方案 该方案去除中央机构 采用访问树策  
［2］  
Chase  
1
提出第 个多机构属性基加密方  
此基础上  
Shamir  
， ．  
秘密共享技术 并支持属性撤销 文献  
略及  
( multi-authority attribute based encryption，MA-  
案
［13］  
中吴光强提出适合云存储的访问策略可更新  
ABE) ， ，  
多个机构分别管理不同的属性集 并为其权  
CP-ABE  
，
方案 该方案设置的多授权机构可  
多中心  
，
限内的属性用户分发密钥 该方案有一个可信的中  
， ．  
以防止密钥泄露 增加系统的灵活性和安全性 但文  
，
央机构及多个属性机构 允许属性机构独立地监控  
［11-13］  
．
献
并不提供用户的属性隐私保护  
，
属性及分配密钥 但该方案要求中央机构完全可信  
，
，
从上述分析可以看出 多机构  
ABE  
方案一般通  
，
一旦中央机构被破坏 则整个系统都会崩溃  
．
GID  
，
来保护用户隐私 而很少考虑用户  
过保护用户  
［3］ Lin  
文献 中  
等人首次提出无中央机构的安  
．
的其他属性泄露所引起的隐私问题 例如高校招生  
ABE，  
该方案采用密钥分配技术和零  
全门限多机构  
，
系统中 系统将考生的报考档案信息保存至云服务  
， ［2］ ．  
秘密共享技术 代替了文献 中的伪随机函数 文  
， 、 、  
器 高校使用考生的姓名 身份证号 报考院校等加  
［4］ Müller  
献 中  
ABE，  
等人提出密钥策略的多机构  
， 1 ，  
密考生的信息 访问策略如图 所示 但在这些属性  
，
该方案的中央机构只负责秘密用户的密钥分发 而  
，
中 身份证号和报考院校等都是较为敏感的信息  
，
，
属性密钥的分发由多个属性机构来完成 每个属性  
，
其内容涉及考生隐私 所有的属性信息都需要进行  
． ［5］ Chase  
分别和一个单独的属性机构相关 文献 中  
［6-11］  
．
保护 已有的多机构  
ABE  
方案  
大多数都是线性  
ABE，  
该方案移  
等人提出提高隐私和安全的多机构  
( linear secret-sharing schemes，LSSS)  
秘密 共享  
， LSSS  
术 但是  
技
，
除了可信的中央机构 每个用户都有一个唯一的全  
中分享矩阵如何表达访问控制策略并  

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