面向云計(jì)算的高效簽名及認(rèn)證加密機(jī)制研究.pdf

1、隨著云計(jì)算的不斷普及，用戶和服務(wù)內(nèi)容的爆炸式增長，云計(jì)算也面臨著各個(gè)方面的挑戰(zhàn):安全性、可用性和性能等。在云計(jì)算中，用戶對存儲于服務(wù)器中的數(shù)據(jù)和計(jì)算缺乏控制，對于數(shù)據(jù)是否安全、計(jì)算任務(wù)是否被正確執(zhí)行都無法確定。云計(jì)算環(huán)境的動(dòng)態(tài)性、隨機(jī)性、復(fù)雜性和開放性使得傳統(tǒng)的安全方案難以適用，這也阻礙了云計(jì)算進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。因此，亟需專家學(xué)者們設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全機(jī)制來保障用戶數(shù)據(jù)的保密性、完整性、可用性，并確保數(shù)據(jù)在云服務(wù)器上的高效正確地執(zhí)行。

2、>　　在開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，通信安全需要保證消息的機(jī)密性和對發(fā)送方的認(rèn)證這兩個(gè)特性的實(shí)現(xiàn)。通常情況下，分別使用加密和簽名技術(shù)來實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)目標(biāo)。由于認(rèn)證加密方案能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)消息的機(jī)密性和對發(fā)送方的認(rèn)證兩個(gè)目標(biāo)，自首次提出之后，就受到了廣大學(xué)者的關(guān)注。同時(shí)，由于云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)共享頻繁，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)所有權(quán)的糾紛。而與基于對稱技術(shù)的認(rèn)證加密技術(shù)相比，基于公鑰的認(rèn)證加密技術(shù)可以提供不可否認(rèn)性，因此更適宜于云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中。
　　由于云計(jì)算具有用

3、戶需求多樣化以及云服務(wù)提供商層次化的特點(diǎn)，僅僅利用傳統(tǒng)的公鑰密碼算法已無法完全滿足現(xiàn)有云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的安全需求。基于屬性的密碼體制是基于身份的密碼體制的衍生和擴(kuò)展，其擴(kuò)展了身份的概念，將身份看作是一系列屬性特征的集合，并將訪問結(jié)構(gòu)的概念融入到了基于身份的密碼體制中，只有滿足聲明的屬性集合或訪問結(jié)構(gòu)的用戶方能實(shí)行加密或簽名等密碼學(xué)操作，因其強(qiáng)調(diào)匿名性身份的特點(diǎn)，可以很好地應(yīng)用于云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中從而起到隱私保護(hù)的作用。
　　本文重點(diǎn)對云計(jì)算網(wǎng)

4、絡(luò)中的簽名及認(rèn)證加密機(jī)制進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容包括:
　　(1)回顧論文涉及的數(shù)論基礎(chǔ)知識以及相關(guān)的密碼學(xué)工具，包括困難性問題假設(shè)、訪問結(jié)構(gòu)、雙線性對理論及可證明安全理論，同時(shí)描述公鑰密碼體制的形式化定義與安全模型等。
　　(2)針對現(xiàn)有基于屬性的門限簽名方案大都無法抵抗由惡意成員發(fā)起的合謀攻擊的問題，提出一個(gè)防止合謀攻擊的屬性基動(dòng)態(tài)門限簽名方案。當(dāng)簽名用戶的屬性集合滿足聲明的簽名斷言時(shí)方可生成有效簽名。本文方案不僅具備匿名性

5、，也具備可追蹤性，即在必要場合，屬性授權(quán)中心可以追蹤到相應(yīng)的簽名用戶。最后，在隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型下證明方案在適應(yīng)性選擇消息攻擊下具備不可偽造性，同一屬性集合的用戶是不可區(qū)分的，而且在本質(zhì)上可以防止多個(gè)惡意用戶合作發(fā)起的合謀攻擊。
　　(3)基于大部分可撤銷的屬性加密方案普遍存在撤銷代價(jià)高、撤銷粒度較粗等問題，提出了一個(gè)支持細(xì)粒度屬性直接撤銷的CP-ABE方案。通過在密文中嵌入與用戶撤銷屬性相關(guān)的秘密信息，保證密文只能夠被有效用戶解密。

6、并且，對基于屬性的可撤銷CP-ABE方案進(jìn)行了嚴(yán)格的形式化定義，并在隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型及判定性q-BDHE假設(shè)下證明了所提方案在適應(yīng)性選擇密文攻擊下具備密文不可區(qū)分性。
　　(4)針對現(xiàn)有的分工式門限認(rèn)證加密方案大多存在效率低下、存在安全隱患和缺乏形式化安全證明等缺陷，提出了一個(gè)基于消息分塊技術(shù)的分工式門限認(rèn)證加密方案，并給出該類認(rèn)證加密方案的形式化定義與安全模型。在隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型下，通過形式化分析方法證明了方案不僅具備消息機(jī)密性，更