属性基加密及其应用研究

一种新的密文策略的属性基加密方案研究

李钰; 侯淑梅; 王冉; 李朋明; 楼应凡

【期刊名称】《《无线互联科技》》

【年(卷),期】2019(016)013

【总页数】2页(P52-53)

【关键词】密文策略属性加密; 格密码; 密文

【作者】李钰; 侯淑梅; 王冉; 李朋明; 楼应凡

【作者单位】河南师范大学河南新乡 453000

【正文语种】中文

属性加密根据密文与密钥的表示方法和使用场景，能够将其分为两种：（1）密文策略的属性加密方案（Ciphertext Policy Attribute Based Encryption，CP-ABE），在产生密文时，是根据访问结构W产生的，并用用户属性集合L来生成各个用户的密钥。（2）密钥策略的属性加密方案（Key Policy Attribute Based

Encryption，KP-ABE），在产生密钥时，是根据访问结构W产生的，而密文与用户的属性集合L有关。在这两种方案中，只有当用户的属性集合L满足访问结构W时，才可以解密得到信息。相比于KP-ABE，CP-ABE更加符合实际情况，在KP-ABE方案中，访问策略与用户密钥相关，数据拥有者必须提前知道有哪些用户可能需要解密数据，这就限制了KP-ABE的实际应用[1]。

现有的属性加密方案，绝大多数是基于离散对数等问题，从而导致方案运行效率低，且无法抵抗量子攻击。而基于格上困难问题构造的新型密码方案具有安全性高、容易实现、运算简单、抗量子攻击等优点，因此，密码学家们开始设计将格密码和属性加密结合的方案[2]。

本文在Brakerski等学者提出的基于LWE问题的属性加密基础上，提出了一种新的密文策略的属性加密方案，该方案只利用一个样本值，效率更高。

1 预备知识

1.1 格

定义1：设b1,b2,…,bm是Rm上的m个线性无关向量，由b1,b2,…,bm生成的格L是指向量b1,b2,…,bm的线性组合构成的向量集合[3-4]，即：

可高效撤销的属性基加密方案

李学俊;张丹;李晖

【摘要】在现有的解决方案中,基于时间的方案难以实现即时撤销,基于第三方的方案往往需要重加密运算,计算量大,不适用于海量密文数据.针对该问题,提出了一种高效的支持用户和属性级别的即时撤销方案,所提方案基于经典的LSSS型访问结构的CP-ABE,引入了RSA密钥管理机制和属性认证思想,借助半可信第三方,在解密之前对用户进行属性认证.与现有的撤销方案对比,所提方案只需半可信第三方更新RSA属性认证密钥,不需要用户更新密钥且不需要重加密密文,极大地减少了撤销带来的计算量和通信量,同时保证了抗串谋攻击和前后向安全性.安全性分析和实验仿真证明,所提方案具有更高的撤销效率.

【期刊名称】《通信学报》

【年(卷),期】2019(040)006

【总页数】8页(P32-39)

【关键词】密文-策略属性基加密机制;属性撤销;RSA密钥管理;多机构;计算开销小

【作者】李学俊;张丹;李晖

【作者单位】西安电子科技大学网络与信息安全学院,陕西西安 710071;西安电子科技大学网络与信息安全学院,陕西西安 710071;西安电子科技大学网络与信息安全学院,陕西西安 710071

【正文语种】中文

【中图分类】TN918

1 引言

随着社会与科技的发展，人们越来越多地希望能跨平台、跨地理位置地访问或修改数据，对外部数据云存储的需求前所未有的高涨。然而，将具有不同敏感级别的数据，存储在外部云存储服务器上，为人们带来便利好处的同时，也带来了安全问题[1]。

首先，大量数据托管存储在第三方营运的大型云端数据中心，而云端服务器并不完全可信，且数据的敏感程度不同，因此需要使用属性基加密ABE（attribute-based encryption）方案加密数据，实现高效的细粒度访问控制[2]。其次，对敏感数据的访问并非一成不变，比如接入云端存储服务器的各类设备数量众多，计算能力弱，且往往因随机动态变化引起属性频繁的变化，因此需要实现高效的属性撤销机制，并尽可能减少终端的计算量。

云环境中高效的支持策略隐藏的CP-ABE方案

随着云计算技术的快速发展，云环境下的数据共享和访问安全性问题日益凸显。传统的基于角色的访问控制（Role-Based Access Control，RBAC）模型在云环境中存在一些局限性，无法满足灵活的访问控制需求。因此，属性基加密（Attribute-Based Encryption，ABE）成为了一种被广泛研究和应用的解决方案。

CP-ABE（Ciphertext-Policy Attribute-Based

Encryption）是ABE的一种扩展形式，其中密文的访问策略依赖于属性。然而，CP-ABE方案在云环境中也存在一些挑战，如策略隐藏和效率问题。策略隐藏是指加密数据时，将访问策略隐藏起来，防止访问策略泄露给云服务提供商或恶意用户。而效率问题则是指在大规模数据处理和访问中，CP-ABE方案需要保持较高的效率，以满足实际应用的需求。

为了解决策略隐藏和效率问题，研究人员提出了一种高效的支持策略隐藏的CP-ABE方案。该方案在云环境中使用了多个策略特征向量（policy feature vector），这些向量包含了访问策略的属性信息，但不直接泄露实际的访问策略。同时，方案中引入了基于哈希函数的门限秘密分享（Threshold

Secret Sharing），以保证解密操作的安全性。

具体而言，该方案的实现过程如下：首先，管理员在加密数据时，选择一个适当的门限值以及相应的访问策略。然后，使用门限秘密分享算法将密钥分享给符合对应策略特征向量要求的用户。接着，用户在解密数据时，根据自身的属性信息生成一个策略特征向量，通过与门限值进行比较来决定是否能够恢复密钥进行解密操作。最后，用户使用解密得到的密钥对密文进行解密。

相比传统的CP-ABE方案，该方案具有以下显著优点。首先，策略特征向量的引入使得访问策略的隐藏成为可能，增强了数据访问的安全性。其次，门限秘密分享算法的使用保证了解密操作的安全性，防止密钥被非授权用户获取。此外，该方案还利用了哈希函数，提高了解密过程的效率，适用于大规模数据处理和访问。

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一种新的密文策略的属性基加密方案研究

随着信息技术的不断发展，网络安全问题受到了越来越多的关注。在信息传输和存储过程中，保护数据的安全性变得尤为重要。而密文策略属性基加密方案正是一种有效的解决方案，能够在数据传输和存储过程中保护数据的安全性。

密文策略属性基加密是一种新兴的加密技术，它能够实现数据加密和访问控制的有机结合。在这种加密方案中，数据的访问权限由密文的属性来控制，只有满足特定属性要求的用户才能够解密密文。这种加密方案不仅能够保护数据的隐私性，还能够有效地控制数据的访问权限，确保只有合法的用户能够获取到解密后的数据。

在传统的加密方案中，通常使用的是基于角色或者访问控制列表的访问控制方式。这种方式虽然能够实现一定程度的访问控制，但是在复杂的场景下往往显得力不从心。而密文策略属性基加密方案则能够更加灵活地进行访问控制，只需要通过密文的属性就能够实现对数据的细粒度控制。这对于一些对数据访问权限要求较高的场景来说，是一种非常有效的加密方案。

目前，关于密文策略属性基加密方案的研究已经取得了一定的进展。不同的研究团队通过提出不同的方案，使得这种加密技术在实际应用中变得更加可行。一种新的密文策略属性基加密方案尤为引人关注，它在现有的加密方案基础上做出了一些创新性的改进，使得加密技术更加健壮、高效。

这种新的密文策略属性基加密方案主要包括以下几个方面的创新：

新的加密方案引入了一种更加高效的属性索引机制，能够在数据解密的过程中快速定位到符合属性要求的用户。这种属性索引机制能够大幅提升数据解密的效率，特别是在大规模数据的场景下，能够显著减少解密所需的时间。

新的加密方案还通过引入一种基于身份的加密技术，使得用户的身份能够直接与密文进行绑定。这种技术能够有效地防止密文被恶意用户滥用，提高了数据的安全性。

新的加密方案还通过引入一种更加灵活的属性策略生成算法，使得对于密文的属性要求能够更加灵活地定义。这种改进使得用于加密数据的属性策略更加符合实际应用的需求，提高了加密方案的实用性。

基于属性的加密技术在密码学中的应用

密码学是一门研究如何保护信息安全及确保通信私密性的学科。在现代社会中，随着信息技术的迅速发展，人们对于保护个人隐私和保证数据安全的需求越来越迫切。基于属性的加密技术（Attribute-based

Encryption，以下简称ABE）作为密码学领域的一项重要技术，逐渐受到了广泛关注和应用。

一、基于属性的加密技术简介

基于属性的加密技术是一种特殊的公钥加密技术，它允许数据所有者使用复杂的谓词将密钥与属性相关联，然后只有满足特定属性的用户才能够解密数据。这种加密技术的主要思想是将数据的解密过程从传统的用户识别方式转变为属性匹配方式，实现了更加灵活和细粒度的访问控制。

二、基于属性的加密技术在个人隐私保护中的应用

1. 数据共享与权限控制

在云计算环境中，个人用户与云服务器之间的数据交互成为了一种常见的操作。基于属性的加密技术可以实现对数据的细粒度访问控制，保护用户个人隐私。例如，某医疗机构可以使用ABE将存储在云服务器上的病人数据仅对授权的医生可见，其他人无法解密获得相关信息，有效地保护了病人的隐私。

2. 多方参与的安全计算在多方协作场景中，基于属性的加密技术可以实现一种安全的计算方式，即参与者们可以同时对加密的数据进行操作，而不需要将数据解密后再进行计算。这种方式可以有效地保护数据的安全性，并节约计算资源。例如，在金融领域的数据分析中，ABE可以用于实现多个金融机构之间对数据的联合分析，而不必共享敏感数据。

三、基于属性的加密技术在网络安全中的应用

1. 身份认证与访问控制

基于属性的加密技术可以应用于网络身份认证和访问控制中。通过将用户的一组属性与加密密钥相关联，只有满足特定属性要求的用户才能够访问特定资源。这种方式可以避免传统的用户名和密码认证方式中存在的风险，提高身份认证的安全性。

2. 电子商务中的安全交易

在电子商务中，安全交易是保障用户利益的重要环节。基于属性的加密技术可以应用于电子商务平台，实现对用户交易信息的保密和安全性。例如，在购物网站上，用户可以使用ABE加密技术，将个人支付信息仅对具有特定购买权限的商家可见，提高了交易信息的保密性。

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一种新的密文策略的属性基加密方案研究

近年来，随着信息技术的发展和大数据的出现，数据的安全和隐私保护变得越来越重要。传统的加密方式，如对称加密和公钥加密，已经不再满足当前数据安全的需要。属性基加密（ABE）由于具有高度灵活性和可用性，已被广泛应用于各种领域。

ABE是一种基于属性的密码学技术，它允许用户使用其属性集合访问加密数据。换句话说，ABE使用加密数据的属性来限制谁可以访问数据。因此，这种加密技术可以被视为一种特殊的身份验证技术。

目前，ABE的研究主要集中在两种类型：基于身份的ABE和基于属性的ABE。基于身份的ABE（IB-ABE）是一种将用户的身份作为访问控制策略的一部分的ABE。它将用户的身份与密钥绑定，因此用户必须通过身份验证才能访问加密数据。基于属性的ABE（KP-ABE）是一种不使用用户身份的ABE。它将属性作为访问控制策略的一部分，因此只有满足所有属性的用户才能访问加密数据。

在实际应用中，ABE方案要满足以下要求：高效性、灵活性和安全性。高效性是指加密和解密算法应该具有良好的运行效率。灵活性是指加密方案应该能够同时支持多种访问策略，以适应不同的应用场景。安全性是指方案应该能够在保证访问控制策略的同时，能够有效地抵御各种攻击。

目前，ABE的研究已经转向属性基加密方案，该方案使用属性作为访问控制策略的一部分。因此，这种方案具有更高的灵活性和更广泛的应用范围。但是，典型的属性基加密方案存在一些安全和效率问题。首先，密文策略的大小会随着属性数量和访问策略的复杂度而增加，从而影响效率。其次，针对恶意用户攻击的安全性问题需要进一步加强。

针对以上问题，研究人员提出了一种新的密文策略的属性基加密方案。该方案利用加法同态属性，通过将密钥与属性的加法进行比较来实现访问控制。另外，该方案将属性进行哈希处理，从而解决密文策略大小增加的问题。此外，该方案还采用了双线性映射和随机预言模型（RSP）来提高方案的安全性。

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一种新的密文策略的属性基加密方案研究

属性基加密是一种具有许多应用领域的加密技术，它允许数据拥有者使用属性来定义访问策略，从而实现细粒度的访问控制。在传统的加密方案中，访问控制是通过直接授予用户访问密钥来实现的，而属性基加密技术能够更加灵活地控制对加密数据的访问。

最近，研究人员提出了一种新的属性基加密方案，具有许多优点和特点。这篇文章将对这种新的密文策略的属性基加密方案进行详细研究。

该方案的一个主要优点是其可扩展性。在传统的属性基加密方案中，属性和用户的数量会对解密的效率产生很大的影响。在这种新的方案中，由于使用了一种高效的加密方案，因此可以支持更多的属性和用户，而不会显著降低解密的效率。

该方案还具有高度的安全性。传统的属性基加密方案通常会面临身份泄露等安全问题。在这种新的方案中，用户的身份信息是通过使用零知识证明来验证的，确保用户的身份始终是保密的。

该方案还支持策略撤销。在某些情况下，数据拥有者可能需要撤销先前颁发的访问策略。在传统的属性基加密方案中，这是很困难的。这种新的方案可以通过更新用户的密钥和访问策略来实现策略的撤销。

该方案还具有高度的灵活性。传统的属性基加密方案通常只能支持固定的属性结构，而无法适应多样的数据使用场景。在这种新的方案中，属性结构可以根据具体的需求进行灵活的定义，并且可以通过对属性进行组合、乘法和加法操作来实现更复杂的访问策略。

该方案还具有较低的计算和通信开销。在传统的属性基加密方案中，计算和通信开销通常是较大的。在这种新的方案中，通过使用一种高效的加密方案，可以显著降低计算和通信开销。

这种新的密文策略的属性基加密方案具有许多优点和特点，如可扩展性、高度的安全性、策略撤销的支持、高度的灵活性和较低的计算和通信开销。这将为属性基加密技术的应用提供更多的选择和灵活性，有助于解决实际应用中的访问控制问题。

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一种新的密文策略的属性基加密方案研究

随着互联网技术的发展，人们越来越频繁地使用各种加密算法来保护通信的安全性。属性基加密是一种新型的加密策略，它既可以在云计算环境中实现数据共享和访问控制，又可以降低密钥的管理成本。本文就对一种新的密文策略的属性基加密方案进行研究。

1、研究背景

传统的加密策略通常采用密钥加密和公钥加密，但这种方法需要进行大量的密钥管理工作。为了降低密钥管理的成本和提高安全性，出现了基于属性的加密方法。基于属性的加密方法可以将加密密钥与用户的属性相关联，当用户满足访问控制要求时才能解密数据。在云计算环境中，基于属性的加密方法可以实现高效的数据共享和访问控制，因此备受研究者们的关注。

2、研究目的

本研究旨在研究一种新的密文策略的属性基加密方案，探索基于属性的加密方案的优缺点以及应用场景。

3、研究内容

本研究采用文献阅读和实验分析两个方法，分析并比较了现有的几种基于属性的加密方案，分别是基于身份的加密方案、基于策略的加密方案、基于密文的加密方案和基于属性的加密方案。在对现有方案进行比较后，本研究提出了一种新的密文策略的属性基加密方案。

该方案的主要优点是提高了密钥的管理效率，同时实现了高效的数据访问控制。该方案采用了三个主要算法，分别是密文生成算法、私钥生成算法和加密算法。其中，密文生成算法通过将文件加密密钥与访问策略相关联，生成能够实现高效数据访问控制的密文；私钥生成算法根据用户属性产生相应的私钥，能够让用户满足访问控制要求后即可使用群组成员数据；加密算法通过将文件分割成多个文件块，实现了对大文件的加密操作。

4、总结

本研究提出了一种新的密文策略的属性基加密方案，该方案具有高效性、安全性等优点，可以为今后的云计算环境中的数据共享和访问控制提供新的解决方案。然而，该方案还面临许多难题，例如如何防止密文被盗取、如何实现高效的用户属性判断等，这需要在今后的研究工作中不断地加以解决。

信息隐私保护中的属性加密技术研究

随着互联网的迅猛发展，我们的个人信息正变得愈发容易暴露。在这个信息化的时代，我们分享和交换的数据包含了我们的个人、经济和社会身份的方方面面。因此，保护信息隐私的重要性变得尤为突出。为了增强信息隐私保护的效果，属性加密技术应运而生。

一、属性加密技术的概述

属性加密技术是一种可以将数据与对应的属性进行关联的加密方法。在传统的加密技术中，只能对特定的数据进行加密保护，而属性加密技术则允许用户根据特定的属性对数据进行分类，并进行相应的加密和解密处理。这种技术使得信息的隐私可以在仅知道用户属性的情况下得到保护。

二、属性加密技术的分类

在属性加密技术领域，有很多种类的算法被提出。以下是几种常见的属性加密技术分类：

1. 传统的属性基加密（ABE）：ABE是一种常见的属性加密技术。它将数据和属性抽象为二叉树，其中每个节点都有其对应的属性，只有满足特定属性要求的用户才能解密对应节点的数据。ABE技术可以根据数据的属性要求，为不同用户提供不同层次的访问权限。

2. 基于身份的加密（IBE）：IBE是一种根据用户身份进行加密的属性加密技术。这种技术可以根据用户的身份属性自动为其生成一个私钥，而不需要用户事先在密钥管理系统中注册。IBE技术简化了密钥管理的流程，提高了用户的使用便利性。 3. 完全功能性加密（FHE）：FHE是一种能够在加密状态下执行任意计算的属性加密技术。它允许用户对加密数据进行查询、排序、计算等操作，而无需对数据进行解密。虽然FHE技术还处于研究阶段，但它对于信息隐私保护有着重要意义。

三、属性加密技术的优势与挑战

1. 优势：

- 灵活性：属性加密技术可以灵活地根据不同的数据属性为用户提供不同的访问权限，满足个性化的隐私保护需求。

- 高效性：属性加密技术能够在保证数据安全的前提下，提供高效的数据访问和处理能力，提升用户的工作效率。

- 可适应性：属性加密技术可以与现有的加密算法结合使用，兼容各种平台和系统，为信息安全提供全面性保护。

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一种新的密文策略的属性基加密方案研究

属性基加密（Attribute-Based Encryption，简称ABE）是一种新型的加密方案，它将访问控制和数据加密相结合，可以实现对密文的精细访问控制。而密文策略属性基加密（Ciphertext Policy Attribute-Based Encryption，简称CP-ABE）则是ABE的一种特殊应用形式，它将数据加密和访问控制策略以密文的形式绑定在一起，可实现更灵活、复杂的访问控制。

CP-ABE方案具有以下特点和优势：

1. 灵活性：CP-ABE方案允许发送者为密文定义访问策略，即只有具备特定属性集合的用户才能解密该密文。这种灵活性使得发送者可以按需选择访问控制策略，无需事先定义用户身份。

2. 动态性：CP-ABE方案可以在用户身份属性发生变化时，动态地调整访问控制策略。用户可以在系统运行时动态添加或删除属性，而不用改变已加密的密文。

3. 细粒度控制：CP-ABE方案可以实现对数据的细粒度访问控制，即不同用户可以根据其属性集合，仅解密一部分数据，而不需要解密整个密文。

4. 安全性：CP-ABE方案采用了现代密码学的加密和解密算法，具有较强的安全性。它可以防止未经授权的用户获取敏感数据，同时可以防止管理员滥用权限，保护数据的安全性和隐私性。

CP-ABE方案也存在一些挑战和限制：

1. 计算和存储开销较大：CP-ABE方案的密文和私钥的计算和存储开销较大，尤其是在属性规模较大和访问策略较复杂的情况下。

2. 密文策略管理困难：CP-ABE方案中，密文的访问控制策略以一种特殊形式嵌入到密文中，这增加了对密文策略的管理和更新的复杂性。

3. 密钥管理问题：CP-ABE方案需要发送者和接收者之间交换密钥，而且每个用户的密钥还可能随时间和属性集合的变化而更新，密钥的管理可能会带来一定的困扰。