物联网中可撤销的属性基加密方案的研究

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随着物联网技术在多个行业和领域如交通、制造、家居等的应用,我们的生活发生了翻天覆地的变化。但随之产生的海量数据的存储也带来众多安全问题,这将是物联网发展面临的巨大挑战之一。密码技术是保护数据安全的核心技术,属性基加密机制可以灵活实现细粒度访问控制,备受学者们的青睐。将属性基加密机制应用于物联网环境中,可以实现数据隐私保护,但还需要考虑如下问题,如物联网接入数量繁多的节点设备具有受限的存储资源,并且计算能力弱;物联网动态性的特点引起属性频繁地变化,增加了属性撤销的难度等等。针对上述问题,经过对现有撤销方案的深入研究后,本文提出两个适用于物联网分布式环境下,可高效撤销的基于密文策略的多机构属性基加密方案。具体而言,本文的主要工作概括如下:(1)基于线性秘密共享型访问控制结构,引入属性群概念和RSA密钥管理,构造了一个间接模式下可即时撤销的基于密文策略的多机构属性基加密方案(RSAMA-CP-ABE),实现了用户属性撤销和用户撤销。通过使用RSA密钥加密属性群密钥,降低了解密属性群密钥的时间复杂度,解决了群密钥泄露的风险。同时引入计算能力较强的云存储服务器实现了外包存储和外包解密,极大地降低了用户的存储量和计算量。特别地,针对属性动态变更引起的撤销问题,本文由授权机构负责更新对应的群密钥,云存储服务器更新重加密密文,用户不需要参与密钥和密文的更新工作。最后通过安全性分析和实验仿真,证明该方案可抵抗选择明文攻击并且具有较高的效率,同时保证了抗串谋攻击和前后向安全性。(2)对RSA-MA-CP-ABE方案进行改进,引入属性认证思想,基于半可信第三方,构造了一个间接模式下可高效即时撤销的基于密文策略的多机构属性基加密方案(AU-MA-CP-ABE),实现了用户属性撤销和用户撤销。用户解密之前,半可信第三方认证用户的属性集是否包含访问结构中的全部属性,若认证通过则请求云存储服务器,为属性集满足访问结构的用户进行预解密运算。权限发生变更的用户在下次解密前则不能通过认证。特别地,针对属性动态变更引起的撤销问题,本文由授权机构负责更新属性认证密钥即可,用户不需要更新密钥,云存储服务器不需要重加密密文,极大地减少了撤销时云存储服务器的计算量。最后通过安全性分析和实验仿真,证明该方案达到了选择明文安全性并且更适用于物联网海量数据的环境下,同时也保证了抗串谋攻击和前后向安全性。
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