格上基于属性的加密算法研究

摘要.......................................................................I ABSTRACT................................................................I 目录.......................................................................I 1 绪论 (1)

1.1 研究背景 (1)

1.2 研究现状与问题分析 (1)

1.2.1基于属性加密的研究现状 (2)

1.2.2基于属性加密研究问题分析 (5)

1.3 研究内容与成果 (6)

1.4 论文结构安排 (6)

2 基础知识 (7)

2.1 符号说明 (7)

2.2 格基础 (8)

2.2.1随机整数格 (8)

2.2.2 TrapGen算法 (8)

2.2.3 离散高斯分布 (8)

2.2.4 格上的离散高斯抽样算法 (9)

2.4.5 原像抽样算法 (9)

2.4.6 左抽样算法 (9)

2.4.7右抽样算法 (10)

2.2.8 格基扩展算法 (10)

2.3访问结构 (10)

2.3.1 (),t n门限访问结构 (11)

2.3.2 LSSS线性秘密共享 (11)

2.3.3 析取范式访问结构 (12)

2.4 困难性假设 (13)

2.5 方案正确性和安全性证明需要用到的定理 (14)

2.6 格上属性加密方案的形式化定义和安全模型 (14)

2.6.1 格上密钥策略的基于属性的加密方案的形式化定义 (15)

2.6.2 格上密钥策略的基于属性的加密方案的安全模型 (15)

2.6.3 格上密文策略的基于属性的加密方案的形式化定义 (16)

2.6.4 格上密文策略基于属性加密方案的安全模型 (16)

西安理工大学硕士学位论文

3 格上的多权威的密钥策略的基于属性的加密方案 (19)

3.1 方案的构思 (19)

3.2 具体方案 (19)

3.3 方案的正确性 (22)

3.4 方案的安全性 (23)

3.5 方案的参数估计 (26)

3.6 新方案与Boyen方案的比较 (27)

3.6.1 实用性对比分析 (27)

3.6.2 存储开销对比分析 (27)

3.6.3 计算开销对比分析 (27)

3.6本章小结 (28)

4 格上大集合的基于属性的加密方案 (29)

4.1具体方案 (29)

4.2正确性 (31)

4.3 安全性 (32)

4.4 参数估计 (34)

4.5本章小结 (36)

5 新的访问策略的基于属性的加密方案 (37)

5.1 新的访问策略 (37)

5.2 具体方案 (37)

5.3 方案的正确性 (39)

5.4 方案的安全性 (39)

5.5 方案的参数估计 (42)

5.6 本章小结 (43)

6 总结与展望 (45)

6.1 主要结论 (45)

6.2 研究展望 (45)

致谢 (47)

参考文献 (49)

附录 (53)

绪论

1 绪论

本章主要介绍基于属性加密算法的研究背景，以及属性加密的国内外研究现状。针对目前的研究现状，分析了基于属性加密存在的一些问题，给出了本文的研究成果。最后将本文的主要章节安排做了简单介绍。

1.1 研究背景

随着互联网的发展，云计算时代的来临以及信息量爆炸式增长使得一种新型的存储模式出现，即云存储。即大量的企业和个人将自身的数据存储外包给云存储服务。虽然云存储有很多不可抗拒的优点，但是外包带来的安全问题也是不容忽视的。由于数据的异地存储，云服务器的不可信，云存储用户能否对自身数据拥有足够的控制能力，如何保证数据的私密性和如何进行数据的有效共享都是需要解决的问题。基于属性的加密(Attribute Based Encryption, 简称 ABE)由基于身份加密(Identity Based Encryption【1】, 简称 IBE)技术发展而来，近年来受到了很大的关注，它可以有效的解决访问控制中的难题，同时提供数据的机密性和访问控制的灵活性。因此基于属性加密成为密码学的研究热点，研究者们对其进行了广泛的研究，试图使用基于属性的机密技术，在技术层面上解决不可信公有云上的数据机密性和访问控制等问题。

在基于属性的加密体制中，用户的身份是是由一组属性集合来表示的，这就简化了传统公钥密码中的密钥管理问题，减轻了系统整体负担。在访问策略控制方面，信息以加密的形式存储在云服务器上，用户在读取密文消息时不需要认证服务器，只要表示用户的属性集合满足访问策略时就能正确的解密消息，这样就有效地解决了服务器存储数据的安全问题。此外，基于属性的密码体制不再不仅支持一对一的通信而扩展为支持多对多的通信，加密者加密消息是不需要提前知道解密者的身份，更适合于开放网络环境下实现信息的安全共享，这使得基于属性的加密体制得到广泛的应用。

1.2 研究现状与问题分析

基于属性的加密算法从出现至今，发展迅速。本节根据时间发展顺序侧重介绍基于属性加密的一些经典算法。从概念的提出到基于双线性对技术的基于属性加密方案，最后到近年来从效率、实用性、安全性方面考虑提出的方案。