基于快速属性基加密的云存储访问控制方案与系统

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1、分类号TP309学校代码10590UDC620密级公开深圳大学硕士学位论文基于快速属性基加密的云存储访问控制方案与系统学位申请人姓名黄敏强专业名称信息与通信工程学院（系、所）信息工程学院指导教师姓名喻建平教授深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文基于快速属性基加密的云存储访问控制方案与系统是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在

2、文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日摘要云计算中最基础的服务——云存储，具有高可靠和低成本等优点，在实际中应用广泛。随着越来越多的用户将数据存储在云端，云存储在用户隐私保护、数据安全以及访问机制灵活性等方面存在诸多问题，因此提高数据的安全性以及访问控制的灵活性越来越受到用户的重视，所以基于属性加密的云存储访问控制机制获得学者们的广泛研究。本文针对现有ABE方案中加解密效率普遍不高的问题，重点研究了其效率改进，结合云存储访问控制机制，构造出基于快速属性基加密的云存储访问控

3、制方案与系统，具体研究内容如下：1)CP-ABE方案中的属性集可能被不同机构管理，而对于单授权中心的CP-ABE方案必须拥有这些机构的全部属性计算和分发属性私钥。随着用户属性个数的增加，单授权中心的负担也越来越重，不能满足实际应用的需要。针对此问题，本文将多授权机构引入到CP-ABE方案中，采用双线性映射和访问树结构实现多个授权机构相互协作，允许相互独立的属性授权机构分别管理其范围内的属性，分发相应的属性私钥，有效减轻了单授权中心的压力，提高了系统效率。2)现有的ABE方案中，复杂的访问策略和属性个数的增加

4、使得加密和密钥生成的开销变大。为了解决该问题，本文将在线/离线加密技术引入到ABE方案，即把加密过程分为离线阶段和在线阶段。离线阶段在空闲时段由数据属主对复杂计算进行预处理，在线阶段只需要少量简单计算即可生成密文。本文结合多授权机构思想，构造出在线/离线加密的多授权CP-ABE方案，在标准模型下证明了该方案是CPA安全的，通过理论分析和实验仿真表明，该方案的加密效率有了很大提高，适合计算能力有限的云计算用户。3)ABE方案中，解密过程需要进行大量的复杂计算，例如双线性对运算或者幂运算。针对这个问题，本文把外

5、包解密思想引入到ABE方案中，将大量双线性对等复杂运算外包给第三方服务器，服务器再把外包计算之后的结果传送给用户，用户只需要进行少量计算即可实现解密，从而提高了解密效率。本文基于在线/离线加密的多授权CP-ABE方案，进一步提出了多授权机构下快速属性基加密方案，理论分析证明了该方案也是CPA安全的。通过实验仿真并与经典方案进行对比，多授权机构下快速属性基加密方案I的加解密效率有了明显提高，从而实现了快速加解密的目的。4)本文设计出基于快速属性基加密的云存储访问控制方案，并给出了方案的具体实施过程。最后将该方

6、案部署到AmazonS3云存储平台上，实现了兼具安全、高效和细粒度的云存储访问控制系统。关键词：云存储；属性基加密；多授权；在线/离线；外包IIAbstractThecloudstorageisthemostbasicserviceincloudcomputing,whichwidelyusedinpracticalengineering.Ithasmanyadvantagessuchashighreliability,lowcostandsoon.However,cloudstorageserviceis

7、facingtheproblemofdataprivacyprotection,datasecurityandaccessmechanismflexibilitywiththegrowingdemand.Userspaymoreattentiontoimprovethedatasecurityandtheflexibilityofaccesscontrol,socloudstorageaccesscontrolbasedonABEbecomeahotspotofresearch.Inviewofthepro

8、blemthatencryptionanddecryptionefficiencyisnothighinmostexistingABEschemes.Thispapermainlyfocusesonhowtoimproveitsefficiency.Combiningwithcloudstorageaccesscontrolmechanism,wedesignedanewcloudstorageaccesscon