[發(fā)明專利]分層的基于屬性的抗持續(xù)輔助輸入泄漏加密方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710025695.2
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106877995A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李繼國;郭宇燕;張亦辰;陳寧宇;李非非
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L9/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 朱楨榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)加密領(lǐng)域，特別是一種分層的基于屬性的抗持續(xù)輔助輸入泄漏加密方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，用戶的隱私和敏感數(shù)據(jù)的安全受到人們的廣泛關(guān)注，信息安全技術(shù)研究也應(yīng)運而生。基于身份的加密(IBE)系統(tǒng)具有非常廣泛的應(yīng)用，并受到了越來越多的關(guān)注。基于身份的加密是在1984年由Shamir首次提出，是為了解決公鑰加密系統(tǒng)(PKE)中存在的證書管理問題。在IBE中，用戶之間的交互是一對一的。在云環(huán)境下，一個用戶在云服務(wù)器中存儲大量的加密數(shù)據(jù)，并希望一些滿足指定條件的用戶能夠獲取某些類型的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的PKE和IBE沒有考慮這種情況。Sahai和Waters在2005年提出了基于屬性公鑰加密體制ABE(Attribute-based Encryption)，ABE是IBE的一個擴展，用戶之間的交互是一對多的，也就是說解密方是一個群體。在ABE中，密文和用戶的私鑰和屬性集合相關(guān)，數(shù)據(jù)的擁有者加密數(shù)據(jù)，并將密文上傳到云服務(wù)器，具有數(shù)據(jù)擁有者指定屬性的用戶才能夠通過私鑰解密密文。

此外，ABE方案具有靈活、可擴展和細粒度的訪問控制。ABE一般分為兩種類型，一種是密鑰策略KP-ABE(Key-Policy ABE)，另一種是密文策略CP-ABE(Ciphertext-Policy ABE)。KP-ABE是由Goyal等人提出的，其中的私鑰和訪問控制策略相關(guān)，密文和屬性集合相關(guān)。如果用戶想解密密文，他擁有的屬性集合必須滿足訪問控制策略。KP-ABE中的訪問策略是嵌入到用戶私鑰中的，數(shù)據(jù)擁有者不能指定哪些用戶能夠訪問其擁有的數(shù)據(jù)而僅能選擇某個屬性集合描述他產(chǎn)生的密文。這個缺陷阻礙了KP-ABE在現(xiàn)實中的應(yīng)用。因此，Bethencourt等人提出了CP-ABE，其中私鑰和屬性集合相關(guān)，密文與訪問控制策略相關(guān)。如果私鑰的屬性集合滿足密文的訪問控制策略時，用戶才能解密密文。與KP-ABE不同，CP-ABE中的訪問策略由加密方指定，數(shù)據(jù)加密方能通過指定訪問策略來指定哪些用戶能夠訪問密文，因此CP-ABE具有更多的優(yōu)勢和更廣泛的應(yīng)用。為了在云計算環(huán)境下實現(xiàn)更細粒度的訪問控制，Wang等人把一個分層的IBE系統(tǒng)擴展成一個分層的ABE(HABE)系統(tǒng)。接著，為了解決實際應(yīng)用中訪問權(quán)限的授權(quán)問題，Deng等人提出一個HABE系統(tǒng)，系統(tǒng)中允許具有更高屬性級別的用戶能夠?qū)ο录墝傩杂脩羰跈?quán)。

一般的HABE系統(tǒng)沒有考慮持續(xù)輔助輸入泄漏情況。但是，在現(xiàn)實環(huán)境下，敵手可以通過密鑰泄漏攻擊獲得秘密狀態(tài)的部分信息。密鑰泄漏攻擊包括很多種方式：(1)邊信道攻擊：敵手通過密碼學(xué)算法在運行中泄漏的信息，如計算時間、功率消耗、聲音、熱、輻射等獲取相關(guān)秘密信息；(2)冷啟動攻擊：敵手可以獲得機器內(nèi)存中的一些不完整的數(shù)據(jù)來獲得信息，甚至機器關(guān)機時也可以從內(nèi)存里獲得信息；(3)惡意軟件攻擊：遠程敵手可以通過惡意軟件下載攻擊目標(biāo)用戶的大量秘密信息。遺憾的是，之前存在的諸多HABE系統(tǒng)假設(shè)私鑰是保密的，但在現(xiàn)實世界中，私鑰可能被泄漏。在理想環(huán)境下構(gòu)造的安全系統(tǒng)，若敵手獲得少量的私鑰信息，都可能對系統(tǒng)造成毀滅性的攻擊。一般來說，泄漏攻擊的形式化模型分為以下幾種類型：(1)僅計算泄漏模型；(2)相對泄漏模型；(3)有界恢復(fù)模型；(4)輔助輸入模型；(5)持續(xù)泄漏模型；(6)事后泄漏模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種分層的基于屬性的抗持續(xù)輔助輸入泄漏加密方法及系統(tǒng)，本發(fā)明考慮了持續(xù)泄漏和輔助輸入這兩種情況，設(shè)計了一種分層的基于屬性的抗持續(xù)輔助輸入泄漏加密方法及系統(tǒng)，在敵手通過邊信道攻擊持續(xù)地獲得私鑰的部分信息的情況下，保證加密數(shù)據(jù)的安全性，能夠抵抗持續(xù)輔助輸入泄漏攻擊。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明提出的一種分層的基于屬性的抗持續(xù)輔助輸入泄漏加密方法，包括以下步驟：

步驟A、設(shè)定系統(tǒng)公開參數(shù)params和主私鑰msk；

步驟B、根據(jù)主公鑰mpk、主私鑰msk和關(guān)于屬性向量集合S′，生成一個私鑰sk_S′；

步驟C、根據(jù)mpk，關(guān)于S′的私鑰sk_S′，當(dāng)且僅當(dāng)時生成關(guān)于S的私鑰sk_S，其中，S′是一個深度為k的屬性向量集合，S是一個深度為k+1的屬性向量集合，表示S是由S′派生的；

步驟D、根據(jù)mpk和msk，生成新的主私鑰msk′，其中，|msk′|＝|msk|，|*|表示尺寸；