[논문 리뷰] Matrix Access structure Policy used in Attribute-Based Proxy Re-encryption

Keying Li|arXiv (Cornell University)|2013. 02. 26.

Cryptography and Data Security참고 문헌 33인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 암호문 정책 기반의 속성 기반 프록시 재암호화(AB-PRE)에서 세밀한 액세스 제어를 가능하게 하기 위해 선형 비밀 공유 체계(LSSS) 행렬 액세스 구조를 통합한 새로운 속성 기반 프록시 재암호화(AB-PRE) 체계를 제안한다. LSSS 행렬을 활용함으로써, 다중 값 속성, 부정 속성, 와일드카드를 포함한 복잡한 액세스 정책을 지원하면서도 단방향성, 비상호작용성, 다중 사용 성질을 유지하여 이전의 AND 게이트 기반 정책에 비해 표현력과 유연성을 향상시킨다.

ABSTRACT

Proxy re-encryption (PRE) allows a semi-trusted proxy to convert a ciphertext originally intended for Alice into an encryption of the same message intended for Bob. Song Luo, Jianbin Hu, and Zhong Chen presented a novel ciphertext policy attribute-based proxy re-encryption (CP-AB-PRE) scheme. The ciphertext policy realized in their scheme is AND-gates policy supporting multi-value attributes, negative attributes and wildcards. We propose a new access policies based on LSSS matrix access structures. Our scheme still have the properties of both PRE and CP-AB-PRE, such as unidirectionality, non-interactivity, multi-use, allows the encryptor to decide whether the ciphertext can be re-encrypted and allows the proxy to add access policy. Furthermore, our scheme can be modified to outsource the policy of W2.

연구 동기 및 목표

• 암호문 정책 기반의 속성 기반 프록시 재암호화(CP-AB-PRE)의 표현력을 단순한 AND 게이트 정책을 초월하여 향상시키기 위해.
• 프록시 재암호화 프레임워크 내에서 다중 값 속성, 부정 속성, 와일드카드를 포함한 복잡한 액세스 제어 정책을 지원하기 위해.
• 선형 비밀 공유 체계(LSSS) 행렬 액세스 구조를 AB-PRE에 통합하여 확장 가능하고 민첩한 액세스 제어를 가능하게 하기 위해.
• 프록시 재암호화의 핵심 보안 및 기능적 성질, 예를 들어 단방향성, 비상호작용성, 다중 사용 능력을 유지하기 위해.
• 프록시가 재암호화 도중에 액세스 정책을 동적으로 추가하거나 수정할 수 있도록 하여 정책 관리의 민첩성 향상시키기 위해.

제안 방법

• 본 체계는 액세스 정책을 정의하기 위해 선형 비밀 공유 체계(LSSS) 행렬을 사용하며, 각 행은 하나의 속성에 대응하고 각 열은 사용자에 대응한다.
• 액세스 제어는 행렬 기반의 비밀 공유 메커니즘을 통해 구현되며, 암호화자가 암호문을 복호화할 수 있는 속성 조합을 정의할 수 있도록 한다.
• 재암호화 키는 LSSS 행렬과 대상 사용자의 속성에 기반하여 생성되며, 암호문의 안전한 변환을 가능하게 한다.
• 다중 값 속성을 지원하기 위해 속성 표현 방식을 다중 값이 허용되는 방식으로 확장함으로써 정책의 표현력을 향상시킨다.
• 부정 속성을 지원하기 위해 LSSS 행렬 내 보완적 공유를 사용하여 특정 속성을 가진 사용자를 복호화에서 배제하는 메커니즘을 도입한다.
• 와일드카드는 속성-값 매핑에서의 유연한 매칭 규칙을 허용함으로써 통합되며, 패턴 기반 액세스 제어를 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LSSS 행렬 액세스 구조는 어떻게 속성 기반 프록시 재암호화에 효과적으로 통합되어 복잡한 액세스 정책을 지원할 수 있는가?
• RQ2 제안된 체계는 LSSS 기반 액세스 제어 모델에서 단방향성, 비상호작용성, 다중 사용 성질을 유지할 수 있는가?
• RQ3 CP-AB-PRE에서 전통적인 AND 게이트 정책에 비해 LSSS 행렬의 사용이 정책의 표현력에 얼마나 향상시키는가?
• RQ4 다중 값 속성, 부정 속성, 와일드카드는 LSSS 프레임워크 내에서 어떻게 안전하고 효율적으로 지원될 수 있는가?
• RQ5 프록시는 보안이나 성능에 손상을 주지 않으면서 재암호화 도중에 액세스 정책을 동적으로 업데이트하거나 추가할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 체계는 속성 기반 프록시 재암호화에 LSSS 행렬 액세스 구조를 성공적으로 통합하여, 복잡하고 세밀한 액세스 정책을 지원한다.
• 체계는 다중 값 속성, 부정 속성, 와일드카드를 모두 지원하여 기존의 AND 게이트 정책을 초월해 정책의 표현력을 크게 향상시킨다.
• 체계는 프록시 재암호화의 핵심 보안 및 기능적 성질, 즉 단방향성, 비상호작용성, 다중 사용 능력을 유지한다.
• 프록시는 재암호화 도중에 안전하게 액세스 정책을 추가하거나 업데이트할 수 있어 동적 정책 관리가 가능하다.
• LSSS 행렬의 통합은 성능 저하가 보고되지 않은 채로 효율적이고 확장 가능한 액세스 제어를 가능하게 한다.
• 체계는 표준 가정 하에 형식적으로 보안이 입증되어 있어 기밀성과 액세스 제어의 강제성을 보장한다.