一種提高外包加密數(shù)據(jù)共享功能的代理重加密方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于云計(jì)算數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域，更具體地，涉及一種提高外包加密數(shù)據(jù)共享功 能的重加密方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 外包數(shù)據(jù)是指存儲(chǔ)在云端的數(shù)據(jù)。隨著個(gè)人數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，也隨著人們對(duì)數(shù)據(jù) 訪問(wèn)便利性的要求越來(lái)越高，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)被存放在云端。如何保證外包數(shù)據(jù)的安全性 也成為了不可避免的問(wèn)題。為了保證數(shù)據(jù)的私密性，現(xiàn)在采取的手段是將數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后 存放在云端，但是加密數(shù)據(jù)的高效共享成為一個(gè)難題。
[0003] Chu等人在"條件代理廣播重加密"一文中提出了一種帶細(xì)粒度控制的廣播代理重 加密方法，此方法中共實(shí)現(xiàn)了細(xì)粒度控制、廣播和代理重加密三種功能，細(xì)粒度控制是指將 分享的粒度控制到單個(gè)文件級(jí)，廣播是指可以為多個(gè)用戶(hù)生成一條密文，代理重加密是指 云端可以根據(jù)數(shù)據(jù)擁有者生成的代理重加密密鑰將一條可以被用戶(hù)群S1解密的數(shù)據(jù)重加 密成用戶(hù)群S2解密的數(shù)據(jù)。使用此方法可以實(shí)現(xiàn)外包加密數(shù)據(jù)共享的高效性。M.Green等 人在《基于身份的代理重加密》一中提出了基于身份的代理重加密方案，在此方案中將基于 身份加密與代理重加密結(jié)合起來(lái)，可以對(duì)在基于身份加密的體系下實(shí)現(xiàn)代理重加密。相比 于傳統(tǒng)的公鑰體制，基于身份加密具有不需證書(shū)管理的優(yōu)勢(shì)。Shao等人在《基于身份的條 件代理重加密》一文中提出了帶細(xì)粒度控制的基于身份代理重加密方案，此方案在基于身 份代理重加密方案的基礎(chǔ)上加入了細(xì)粒度控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)文件級(jí)的外包密文數(shù)據(jù)的共享。
[0004] 然而，現(xiàn)有上述方法存在以下問(wèn)題：
[0005] (1)在上述第一種方法中，使用的加密體系是傳統(tǒng)的公鑰體系，而傳統(tǒng)的公鑰體系 的運(yùn)行過(guò)程中需要證書(shū)管理的證書(shū)的認(rèn)證，這會(huì)帶來(lái)很大的開(kāi)銷(xiāo)；
[0006] (2)在上述第二種方法中，雖然使用了基于身份加密的體系，免去了證書(shū)管理和認(rèn) 證方面的開(kāi)銷(xiāo)，但是它并不能將粒度控制到單個(gè)的文件級(jí)，也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多用戶(hù)的廣播；
[0007] (3)在上述第三種方法中，并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多用戶(hù)的廣播，在多用戶(hù)請(qǐng)求分享外包密 文數(shù)據(jù)的情況下，會(huì)有很大的計(jì)算和傳輸開(kāi)銷(xiāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種提高外包加密數(shù)據(jù)共享 功能的代理重加密方法，其目的在于解決現(xiàn)有方法中存在的開(kāi)銷(xiāo)大、不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多用戶(hù)廣 播、以及計(jì)算和傳輸開(kāi)銷(xiāo)大的技術(shù)問(wèn)題。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種提高外包加密數(shù)據(jù)共享功 能的代理重加密方法，其應(yīng)用在包括多個(gè)用戶(hù)、云端以及KGC的存云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，該方法包 括以下步驟：
[0010] (1)根據(jù)預(yù)先確定的安全級(jí)別構(gòu)建對(duì)應(yīng)的雙絲性映射，并根據(jù)該雙線性映射和系 統(tǒng)中的用戶(hù)數(shù)量計(jì)算主公共密鑰PK和主秘密參數(shù)MK;
[0011] (2)根據(jù)生成的主秘密參數(shù)MK和每個(gè)用戶(hù)所具有的身份ID，為每個(gè)用戶(hù)生成私鑰 SK，并將該私鑰發(fā)送給對(duì)應(yīng)的用戶(hù)；
[0012] (3)接收由接收方集合向數(shù)據(jù)擁有者發(fā)送的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并根據(jù)該數(shù)據(jù)請(qǐng)求判斷該 數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)存放在云端，如果是則轉(zhuǎn)入步驟（5)，否則轉(zhuǎn)入步驟（4);
[0013] (4)使用接收方集合S1的公鑰對(duì)該數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)m進(jìn)行加密，以生成初始 密文C，并經(jīng)由云端將初始密文轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求的用戶(hù)，由接收方集合S1在收到初始 密文后用其私鑰進(jìn)行解密；
[0014] (5)數(shù)據(jù)擁有者生成與相應(yīng)初始密文對(duì)應(yīng)的代理重加密密鑰，將其發(fā)送給云端，云 端對(duì)初始密文做重加密生成重加密密文C2,將其發(fā)送給請(qǐng)求方集合S2中的用戶(hù)，請(qǐng)求方集 合S2中的用戶(hù)收到后可用其私鑰對(duì)其進(jìn)行解密。
[0015] 優(yōu)選地，步驟（1)包括以下子步驟：
[0016] (1-1)根據(jù)所需的安全級(jí)別設(shè)定安全參數(shù)A，并構(gòu)建雙線性映射eAXGi-G,，其 中匕和62為橢圓曲線群，這兩個(gè)橢圓曲線群的階數(shù)p的長(zhǎng)度等于安全參數(shù)入；
[0017] (1-2)在橢圓曲線群匕中隨機(jī)選取四個(gè)元素8，、1!、，11、3，在口階的正整數(shù)群2^ 群中隨機(jī)選取一個(gè)數(shù)丫，同時(shí)選擇兩個(gè)哈希函數(shù)如下：H1: {〇，If-Z;，H2:GT-G1;
[0018] (1-3)根據(jù)上述步驟（1-1)和（1-2)的結(jié)果生成主公共密鑰PK和主秘密參數(shù) MK:，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高外包加密數(shù)據(jù)共享功能的代理重加密方法，其應(yīng)用在包括多個(gè)用戶(hù)、云端 以及KGC的存云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，其特征在于，該方法包括以下步驟： (1) 根據(jù)預(yù)先確定的安全級(jí)別構(gòu)建對(duì)應(yīng)的雙絲性映射，并根據(jù)該雙線性映射和系統(tǒng)中 的用戶(hù)數(shù)量計(jì)算主公共密鑰PK和主秘密參數(shù)MK ; (2) 根據(jù)生成的主秘密參數(shù)MK和每個(gè)用戶(hù)所具有的身份ID，為每個(gè)用戶(hù)生成私鑰SK， 并將該私鑰發(fā)送給對(duì)應(yīng)的用戶(hù)； (3) 接收由接收方集合向數(shù)據(jù)擁有者發(fā)送的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并根據(jù)該數(shù)據(jù)請(qǐng)求判斷該數(shù)據(jù) 請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)存放在云端，如果是則轉(zhuǎn)入步驟（5)，否則轉(zhuǎn)入步驟（4); (4) 使用接收方集合Sl的公鑰對(duì)該數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)m進(jìn)行加密，以生成初始密文 C，并經(jīng)由云端將初始密文轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求的用戶(hù)，由接收方集合Sl在收到初始密文 后用其私鑰進(jìn)行解密； (5) 數(shù)據(jù)擁有者生成與相應(yīng)初始密文對(duì)應(yīng)的代理重加密密鑰，將其發(fā)送給云端，云端對(duì) 初始密文做重加密生成重加密密文C2,將其發(fā)送給請(qǐng)求方集合S2中的用戶(hù)，請(qǐng)求方集合S2 中的用戶(hù)收到后可用其私鑰對(duì)其進(jìn)行解密。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的代理重加密方法，其特征在于，步驟⑴包括以下子步驟： (1-1)根據(jù)所需的安全級(jí)別設(shè)定安全參數(shù)λ，并構(gòu)建雙線性映射 e A1XG1^ Gt，其中G1 和G2為橢圓曲線群，這兩個(gè)橢圓曲線群的階數(shù)p的長(zhǎng)度等于安全參數(shù)λ ; (1-2)在橢圓曲線群G1中隨機(jī)選取四個(gè)元素 g，、h、，u、，t，在ρ階的正整數(shù)群^:群中 隨機(jī)選取一個(gè)數(shù)γ，同時(shí)選擇兩個(gè)哈希函數(shù)如下：H1: {〇，H2:GT-G1; (1-3)根據(jù)上述步驟（1-1)和（1-2)的結(jié)果生成主公共密鑰PK和主秘密參數(shù)MK :，
其中w = gY，V = e(g，h)，N表示系統(tǒng)中運(yùn)行的用戶(hù)總數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的代理重加密方法，其特征在于，步驟（2)是采用以下公式：
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的代理重加密方法，其特征在于，步驟（4)包括以下子步驟： (4-1)確定待發(fā)送明文數(shù)據(jù)的接收方集合S1，并取得Sl中所有用戶(hù)的公鑰； (4-2)為待發(fā)送明文選擇一個(gè)特征值α作為細(xì)粒度控制的條件； (4-3)在正整數(shù)集合中選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)k，并利用以下公式將明文數(shù)據(jù)m加密成初始密 文C : C (Cl，Cg，C3，C4) C1= W
(4-4)數(shù)據(jù)擁有者生成初始密文C后，將其發(fā)送給云端，由云端代為轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)請(qǐng)求者 Sl，并在云端保存?zhèn)浞荩? (4-5) -個(gè)用戶(hù)收到初始密文C = (Cl，，c2,，c3,，C4)后，用其私鑰51^進(jìn)行解密，具體如 以下公式：
最后得出明文
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的代理重加密方法，其特征在于，步驟（5)包括以下子步驟： (5-1)取得請(qǐng)求方集合S2中所有用戶(hù)的公鑰、以及數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的初始密文的特征值 α ; (5-2)在正整數(shù)集合中隨機(jī)選取兩個(gè)數(shù)k'、s，由以下公式計(jì)算生成重加密密鑰，并將 該重加密密鑰發(fā)送到云端：
其中dID_S2|a表示針對(duì)具有特征值α的初始密文，重加密給請(qǐng)求方集合的重加密密 鑰； (5-3)云端將重加密密鑰dID_S2|a與初始密文C做計(jì)算，生成重加密密文，并將生成的 重加密密文C2發(fā)送給請(qǐng)求方集合S2 ;具體計(jì)算步驟如以下公式：
(5-4)用戶(hù)群S2中的用戶(hù)收到重加密密文C2后用自己的私鑰對(duì)其解密，具體如以下公 式：
并通過(guò)K'計(jì)算得到明文m = c' 5*e(K'，c' 4)，其中ID'表示S2中的一個(gè)用戶(hù)。
6. -種提高外包加密數(shù)據(jù)共享功能的代理重加密系統(tǒng)，其應(yīng)用在包括多個(gè)用戶(hù)、云端 以及KGC的存云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，其特征在于，包括： 第一模塊，用于根據(jù)預(yù)先確定的安全級(jí)別構(gòu)建對(duì)應(yīng)的雙絲性映射，并根據(jù)該雙線性映 射和系統(tǒng)中的用戶(hù)數(shù)量計(jì)算主公共密鑰PK和主秘密參數(shù)MK ; 第二模塊，用于根據(jù)第一模塊生成的主秘密參數(shù)MK和每個(gè)用戶(hù)所具有的身份ID，為每 個(gè)用戶(hù)生成私鑰SK，并將該私鑰發(fā)送給對(duì)應(yīng)的用戶(hù)； 第三模塊，用于接收由接收方集合向數(shù)據(jù)擁有者發(fā)送的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并根據(jù)該數(shù)據(jù)請(qǐng)求 判斷該數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)存放在云端，如果是則轉(zhuǎn)入第五模塊，否則轉(zhuǎn)入第四 豐吳塊； 第四模塊，用于使用接收方集合Sl的公鑰對(duì)該數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)m進(jìn)行加密，以生 成初始密文C，并經(jīng)由云端將初始密文轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求的用戶(hù)，由接收方集合Sl在收 到初始密文后用其私鑰進(jìn)行解密； 第五模塊，用于數(shù)據(jù)擁有者生成與相應(yīng)初始密文對(duì)應(yīng)的代理重加密密鑰，將其發(fā)送給 云端，云端對(duì)初始密文做重加密生成重加密密文C2,將其發(fā)送給請(qǐng)求方集合S2中的用戶(hù)， 請(qǐng)求方集合S2中的用戶(hù)收到后可用其私鑰對(duì)其進(jìn)行解密。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高外包加密數(shù)據(jù)共享功能的代理重加密方法，其應(yīng)用在包括多個(gè)用戶(hù)、云端以及KGC的存云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，該方法包括：根據(jù)預(yù)先確定的安全級(jí)別構(gòu)建對(duì)應(yīng)的雙絲性映射，并根據(jù)該雙線性映射和系統(tǒng)中的用戶(hù)數(shù)量計(jì)算主公共密鑰PK和主秘密參數(shù)MK，根據(jù)生成的主秘密參數(shù)MK和每個(gè)用戶(hù)所具有的身份ID，為每個(gè)用戶(hù)生成私鑰SK，并將該私鑰發(fā)送給對(duì)應(yīng)的用戶(hù)，接收由接收方集合向數(shù)據(jù)擁有者發(fā)送的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并根據(jù)該數(shù)據(jù)請(qǐng)求判斷該數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)存放在云端，如果不是則使用接收方集合S1的公鑰對(duì)該數(shù)據(jù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)m進(jìn)行加密。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有方法中存在的開(kāi)銷(xiāo)大、不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多用戶(hù)廣播、以及計(jì)算和傳輸開(kāi)銷(xiāo)大的技術(shù)問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】H04L29-06, H04L29-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104539610
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410826688
【發(fā)明人】金海 , 焦騰飛, 徐鵬, 鄒德清
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日