[논문 리뷰] An efficient classification in IBE Provide with an improvement of BB2 to an efficient Commutative Blinding scheme

Rkia Aouinatou, Mostafa Belkasmi|arXiv (Cornell University)|2012. 08. 06.

Cryptography and Data Security참고 문헌 29인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 BB2 신원 기반 암호화(IBE) 프레임워크를 기반으로 한 개선된 교환 법칙 블라인딩 기법을 제안하며, 강력한 디피-헬먼 문제를 활용하여 효율성과 보안성을 향상시킨다. 이 기법은 고정 크기의 암호문을 달성하고, $ℤ_p$ 내의 신원을 사용함으로써 이전의 HIBE 구축물인 BBG보다 더 나은 유연성과 성능을 제공하는 선택적-ID+ 보안을 지원한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 표준화된 신원 기반 암호화(IBE)를 위해 가장 효율적이고 안정적인 IBE 체계를 식별하고 개선함으로써 필요성을 해결하고자 한다.
• 강력한 디피-헬먼 문제를 기반으로 한 더 효율적인 교환 법칙 블라인딩 메커니즘을 도입하여 BB2 IBE 체계를 향상시키고자 한다.
• 계층적 IBE(HIBE)를 $s^+$-ID 보안 모델로 지원하고, 신원 제약 조건을 줄이기 위해 신원을 $ℤ_p^*$ 대신 $ℤ_p$로 사용하고자 한다.
• 계층 깊이에 관계없이 암호문 크기와 복호화 비용을 최소화함으로써 HIBE의 효율성과 보안성을 향상시키고자 한다.
• 실제 환경에 적합한 실용적이고 안정적이며 표준화된 IBE 프레임워크를 제공하고자 한다.

제안 방법

• 이 체계는 BB2 IBE 구조를 확장하여 효율성과 보안성을 향상시키기 위해 교환 법칙 블라인딩 기법을 사용한다.
• 강력한 디피-헬먼 문제를 기반으로 한 새로운 보안 모델을 도입하여 BB1 및 BB2보다 더 강력한 보안을 확보한다.
• 신원 공간을 $ℤ_p^*$ 에서 $ℤ_p$로 재정의하여 더 넓은 신원 선택 범위를 제공하고 구현을 단순화한다.
• 이 체계는 계층 깊이와 관계없이 항상 3개의 군 원소로 구성된 고정 크기의 암호문과 복호화 시 2회의 이중선형 페어링 연산을 유지한다.
• 선택적-ID+ 모델에서 보안이 입증되어 있으며, 완전한 시뮬레이션 보안을 제공하는 선택적 신원 공격에 저항한다.
• Boneh-Boyen-Goh(BBG)의 기법을 통합하지만, 그들의 신원 제약 조건과 효율성 측면에서 개선된 성능을 제공한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BB2 IBE 체계는 랜덤 오라클에 의존하지 않고도 더 높은 효율성과 더 강력한 보안을 달성하기 위해 어떻게 개선될 수 있는가?
• RQ2 $ℤ_p$ 기반 신원을 사용함으로써 $ℤ_p^*$ 대신 더 나은 유연성과 성능을 확보할 수 있는 교환 법칙 블라인딩 체계를 설계할 수 있는가?
• RQ3 강력한 디피-헬먼 문제를 사용할 경우 IBE 및 HIBE 체계의 보안성과 효율성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 보안성을 유지하면서 계층적 IBE에서 암호문 크기와 복호화 비용을 얼마나 최소화할 수 있는가?
• RQ5 보안 모델, 효율성, 신원 표현 측면에서 제안된 체계는 BBG 및 기타 HIBE 체계와 비교해 어떻게 다를까?

주요 결과

• 제안된 체계는 암호문 크기가 항상 3개의 군 원소로 고정되어 있으며, BBG 및 BB2와 동일한 효율성을 달성한다.
• 복호화에는 계층 깊이와 관계없이 단지 2회의 이중선형 페어링 연산만 필요하며, 이는 성능 향상에 크게 기여한다.
• 이 체계는 선택적-ID보다 더 강력한 $s^+$-ID 보안 모델을 지원하며, 보안 감소 요소가 $N \geq 2^{160}$ 인 것으로 확인되었다.
• $ℤ_p^*$ 대신 $ℤ_p$를 사용함으로써 역원 계산이 필요 없어져 구현이 단순화되고 신원 선택의 민감도가 향상된다.
• 이 체계의 보안은 BB1 및 BB2에서 사용된 결정 문제보다 더 강력한 강력한 디피-헬먼 문제에 기반한다.
• 신원 표현 및 효율성 측면에서 BBG를 능가하면서도, 동일한 수준의 보안성과 성능 특성을 유지한다.