[發明專利]基于壓縮感知的匿名叛逆者追蹤方法

有效

• 申請號: 201711101911.3
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107947915B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 高軍濤;張鵬;賈文娟
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06;H04L9/08;H04L9/32;H04L29/06
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發明提出基于壓縮感知匿名叛逆者追蹤的方法，其實現步驟為：1.初始化；2.用戶注冊；3.數據提供商DS記錄用戶身份信息；4.預處理；5.壓縮感知加密數據；6.廣播密文；7.用戶訂閱；8.認證匿名身份；9.會話密鑰分發；10.解密密鑰分發；11.密文解密；12.追蹤匿名叛逆者身份信息；13.撤銷用戶；14.恢復撤消用戶；15.增加新用戶。本發明主要解決現有壓縮感知加密方案中密文完整性保護和能量泄露的問題，同時保證在匿名叛逆者將密鑰泄露給其他用戶時能夠追蹤到該叛逆用戶，提高系統整體安全性，可用于物聯網或云加密系統中敏感數據的高效加密傳輸。

技術領域

本發明屬于信息安全技術領域，更進一步涉及密碼技術領域中的一種基于壓縮感知的匿名叛逆者追蹤方法。本發明以壓縮感知為基礎，提出了一種可用于在線數據庫中對密文認證、能量加密的加密方法，實現對匿名叛逆用戶的追蹤。

背景技術

信號采樣是模擬的物理世界通向數字的信息世界必備手段。多年來，信號采樣的理論基礎一直是著名的Nyquist采樣定理。定理指出，只有采樣速率達到信號帶寬的兩倍以上才能精確重構信號。然而隨著人們對信息需求量的增加，攜帶信息的信號帶寬越來越寬，如超寬帶通信和信號處理、核磁共振成像、雷達遙感成像、傳感器網絡等實際應用，因此以此為基礎的信號處理框架需求的采樣速率和處理速度也越來越高。

另一方面，在實際應用中，為了降低存儲、處理和傳輸成本，人們常常采樣壓縮方式將大量的冗余信息舍棄，僅僅存儲少量的有用信息。這種高速采樣再壓縮的過程浪費了大量采樣時間和空間資源。因此Candes、Tao、Romberg、Donoho 等人在2004年首先提出壓縮感知理論，并在2006年正式提出CS理論，并引起了廣泛的關注，成為國際上迅速興起的熱門研究方向。其中，Rice大學已經成功設計出一種基于壓縮感知的新型單像素相機，在實踐中邁出堅實的一步。

壓縮感知(CS)是建立在矩陣分析，統計概率論，優化與運籌學，泛函分析等基礎上的一種新的信號描述與處理的理論框架，CS同時實現信號的采樣和壓縮，只需遠少于Nyquist采樣定理所要求的采樣數目就可以精確或近似精確的重建原始信號。CS理論指出：當信號在某個變換域是稀疏的或可壓縮的，可以利用與變換矩陣非相干的測量矩陣將變換系數線性投影為低維觀測向量，同時保持了重建信號所需的信息，最后通過求解稀疏最優化問題就能夠從低維觀測向量精確地或者高概率地重建原始高維信號。在該理論框架下，采樣速率不再取決于信號的帶寬，而在很大程度上取決于兩個基本準則：稀疏性和非相干性，或者稀疏性和等距約束性(RIP)。

W Xue和C Luo在其發表的論文“Kryptein:A Compressive-Sensing-BasedEncryption Scheme for the Internet of Things”(Acm/ieee InternationalConference on Information Processing in Sensor Networks，2017)中提出了一種基于云存儲的壓縮感知加密方法。該方法的主要步驟是：(1)系統初始化時，數據提供者本地生成密鑰以及擾亂矩陣參數，計算擾亂矩陣，并與接受者秘密共享稀疏矩陣和擾亂矩陣參數。(2)加密時，數據提供者用密鑰、擾亂矩陣以及所要發送的明文消息計算得到密文，并將密文上傳至云端；(3)解密時，云端接收到用戶的解密需求后，將所需密文發送給用戶，此時只有擁有密鑰的合法用戶才可以正確解密密文，沒有密鑰的非法者無法得到真正明文。該方法存在的不足之處是：該文獻提出的方案屬于云端不會修改存儲在云上數據的解決方案，由于沒有考慮到密文認證的問題，無法防止惡意攻擊者對密文的篡改，并且構成信息算子的稀疏矩陣需要與接收用戶共享，無法防止接收用戶將稀疏矩陣泄露出去的問題，同時沒有考慮能量泄露的問題，信號數據容易遭到能量攻擊，在實際應用中會造成嚴重的安全問題。