類型可修改的基于身份代理重加密方案

劉志遠(yuǎn)，崔國(guó)華

(1. 華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 武漢 430074; 2. 湖北理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院 湖北 黃石 435003)

目前，由于云存儲(chǔ)的興起，用戶數(shù)據(jù)的安全分布式存儲(chǔ)研究受到了廣泛的關(guān)注。為了解決該研究中面臨的核心挑戰(zhàn)，即用戶數(shù)據(jù)的安全分布式存儲(chǔ)和共享，代理重加密(proxy re-encryption, PRE)方案成為倍受關(guān)注的方法之一。

基于代理重加密方案，實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)安全分布式存儲(chǔ)和共享的基本工作流程包括4個(gè)角色和3個(gè)功能。4個(gè)角色分別是數(shù)據(jù)擁有者(data owner, DO)、數(shù)據(jù)共享者(receiver, R)、密鑰生成中心(key generator center, KGC)和第三方存儲(chǔ)器(storage）。3個(gè)功能分別是密碼系統(tǒng)參數(shù)生成、數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)和密文數(shù)據(jù)共享。在密碼系統(tǒng)參數(shù)生成階段，KGC生成PRE的系統(tǒng)參數(shù)，并將可公開(kāi)部分發(fā)送給所有的用戶和storage。在數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)階段，DO采用自身的公鑰信息將其擁有的數(shù)據(jù)加密并存儲(chǔ)在storage。在密文數(shù)據(jù)共享階段，DO根據(jù)數(shù)據(jù)共享者R的公鑰信息生成重加密密鑰并發(fā)送給storage。根據(jù)該密鑰，storage對(duì)預(yù)共享的密文進(jìn)行重加密，并將生成的密文發(fā)送給R，從而實(shí)現(xiàn)密文的共享。在整個(gè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和共享過(guò)程中，PRE可以保證即使storage不可信，也不可能知道數(shù)據(jù)的任意內(nèi)容。

代理重加密最早由文獻(xiàn)[1]提出，隨后得到了廣泛的研究，涉及可多次重加密的PRE方案[2-3]、基于身份的PRE方案[4-5]、單向PRE方案[6-8]和可追蹤代理重加密方案[9]等。目前多數(shù)PRE方案僅能實(shí)現(xiàn)全密文共享，即當(dāng)storage收到重加密密鑰后可以把DO擁有的所有密文都共享給共享者。因此，為了實(shí)現(xiàn)PRE中細(xì)粒度的密文共享，文獻(xiàn)[10]提出了基于類型和身份的PRE方案。在該方案中每個(gè)密文被賦予了信息類型，因此DO可以選擇共享指定的信息類型給共享者。但是在該方案中，密文的信息類型是靜態(tài)的，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)密文信息類型的動(dòng)態(tài)修改。另一方面，密文信息類型的可動(dòng)態(tài)修改性可以實(shí)現(xiàn)新的應(yīng)用。例如，令密文信息類型為“可共享”和“不可共享”。DO為了節(jié)省自身本地存儲(chǔ)空間的開(kāi)銷(xiāo)，或者為了實(shí)現(xiàn)自身數(shù)據(jù)在不同終端的靈活使用，它也會(huì)將“不可共享”類型的數(shù)據(jù)以加密的方式安全地存儲(chǔ)在storage。但是在實(shí)際應(yīng)用中，DO可能也希望“不可共享”類型的密文可以改變其信息類型為“可共享”，因此實(shí)現(xiàn)密文信息類型的動(dòng)態(tài)性非常適應(yīng)此類應(yīng)用。

1 基于類型和身份的代理重加密

1.1 雙線性映射

設(shè)G和GT是兩個(gè)大素?cái)?shù)p階群， 是G的生成元。?:T

e G′G?G 是一個(gè)有效可計(jì)算的雙線性映射，并且滿足如下性質(zhì)：

雙線性映射最早由文獻(xiàn)[11]提出，并用于求解橢圓曲線群的離散對(duì)數(shù)問(wèn)題。后因其特有的雙線性性，被廣泛應(yīng)用于各類密碼方案的設(shè)計(jì)中。有關(guān)雙線性映射更多的細(xì)節(jié)可查閱文獻(xiàn)[12]。

1.2 基于類型和身份的代理重加密方案

文獻(xiàn)[10]提出的基于類型和身份的代理重加密方案描述如下：

從上述算法可以看出，文獻(xiàn)[10]提出的方案并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)密文類型的動(dòng)態(tài)修改，即當(dāng)密文c的擁有者想修改該密文的類型時(shí)，該方案并沒(méi)有給出具體的解決方法。

2 類型可修改的基于身份的代理重加密方案

本文類型可修改的基于身份的代理重加密方案主要由9個(gè)算法組成，前面7個(gè)算法和文獻(xiàn)[10]提出的基于類型和身份的代理重加密方案相同，在此不再描述。不同的兩個(gè)算法描述如下：

3 安全性分析

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種類型可修改的基于身份代理重加密方案，實(shí)現(xiàn)了密文信息類型的可動(dòng)態(tài)修改性。同時(shí)，方案的安全性分析表明，本文的方案與傳統(tǒng)的基于類型和身份的代理重加密方案具有相同的安全性。

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編 輯 葉 芳