[論文レビュー] An efficient classification in IBE Provide with an improvement of BB2 to an efficient Commutative Blinding scheme

Rkia Aouinatou, Mostafa Belkasmi|arXiv (Cornell University)|Aug 6, 2012

Cryptography and Data Security参考文献 29被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、BB2自己署名暗号（IBE）フレームワークに基づく改善された可換ブラインディング方式を提案する。強いDiffie-Hellman問題を活用することで、効率性とセキュリティが向上し、定数サイズの暗号文を実現する。また、$ℚ_p$ ではなく $ℚ_p^*$ ではなく $ℚ_p$ を使用することで、選択されたID+セキュリティを実現し、従来のHIBE構成（例：BBG）よりも柔軟性とパフォーマンスに優れる。

ABSTRACT

Because of the revolution and the success of the technique IBE (Identification Based Encryption) in the recent years. The need is growing to have a standardization to this technology to streamline communication based on it. But this requires a thorough study to extract the strength and weakness of the most recognized cryptosystems. Our first goal in this work is to approach to this standardization, by applying a study which permit to extract the best cryptosystems. As we will see in this work and as Boneh and Boyen said in 2011 (Journal of Cryptology) the BB1 and BB2 are the most efficient schemes in the model selective ID and without random oracle (they are the only schemes traced in this model). This is right as those schemes are secure (under this model), efficient and useful for some applications. Our second goal behind this work is to make an approvement in BB2 to admit a more efficient schemes. We will study the security of our schemes, which is basing on an efficient strong Diffie-Hellman problem compared to BB1 and BB2. More than that our HIBE support s+ID-HIBE compared to BBG (Boneh Boyen Goh). Additionally the ID in our scheme will be in Zp instead of Zp* as with BBG. We will cite more clearly all these statements in in this article.

研究の動機と目的

• 標準化のニーズに対応するため、最も効率的で安全なIBE方式を特定し、それらを改善すること。
• 強いDiffie-Hellman問題に基づくより効率的な可換ブラインディングメカニズムを導入することで、BB2 IBE方式を強化すること。
• 階層的IBE（HIBE）を$s^+$-IDセキュリティでサポートし、IDの制約を緩和するために、$ℚ_p^*$ の代わりに $ℚ_p$ を使用すること。
• 暗号文サイズと復号コストを階層の深さに依存せずに最小限に抑えることで、HIBEにおける効率性とセキュリティを向上させること。
• 実世界の展開に適した実用的で安全かつ標準化されたIBEフレームワークを提供すること。

提案手法

• この方式は、効率性とセキュリティの向上を図るために、可換ブラインディング技術を用いてBB2 IBE構成を拡張する。
• 強いDiffie-Hellman問題に基づく新しいセキュリティモデルを導入し、BB1およびBB2と比較してセキュリティを強化する。
• IDの空間を $ℚ_p^*$ から $ℚ_p$ に再定義することで、より広範なID選択が可能になり、実装が簡素化される。
• この方式は、階層の深さに依存せず、常に3つの群要素で構成される定数サイズの暗号文を維持し、復号には2回の双線形ペアリング演算が必要となる。
• セキュリティは選択的-ID+モデルで証明されており、完全なシミュレーションセキュリティを備えた選択的ID攻撃に対して耐性がある。
• Boneh-Boyen-Goh（BBG）の技術を統合しているが、IDの制約と効率性の点でそれらを改善している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BB2 IBE方式を、ランダムオракルに依存せずに、より高い効率性とより強いセキュリティで向上させることは可能か？
• RQ2 可換ブラインディング方式を、$ℚ_p^*$ の代わりに $ℚ_p$ のIDをサポートできるように設計することは可能か？これにより柔軟性とパフォーマンスが向上するか？
• RQ3 強いDiffie-Hellman問題を用いることで、IBEおよびHIBE構成のセキュリティと効率性にどのような影響を与えるか？
• RQ4 階層的IBEにおいて、セキュリティを維持したまま、暗号文サイズと復号コストをどの程度まで最小限に抑えることができるか？
• RQ5 本方式は、BBGおよび他のHIBE方式と比較して、セキュリティモデル、効率性、ID表現の観点でどのように異なるか？

主な発見

• 提案方式は、BBGおよびBB2と同等の効率性を達成する、3つの群要素からなる定数サイズの暗号文を実現する。
• 復号には階層の深さに依存せず、2回の双線形ペアリング演算のみが必要であり、パフォーマンスの向上が顕著である。
• この方式は $s^+$-IDセキュリティをサポートしており、選択的-IDよりも強いモデルであり、セキュリティ還元要因が $N \geq 2^{160}$ である。
• $ℚ_p^*$ の代わりに $ℚ_p$ をIDに使用することで、乗法的逆元の必要性が排除され、実装が簡素化され、IDの柔軟性が向上する。
• この方式のセキュリティは強いDiffie-Hellman問題に基づいており、BB1およびBB2で用いられる決定的問題よりもより強固である。
• ID表現および効率性の点でBBGを上回りつつ、同等のセキュリティとパフォーマンス特性を維持している。