[論文レビュー] Constant Ciphertext Length in CP-ABE

Nishant Doshi, Devesh C. Jinwala|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2012

Cryptography and Data Security被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、アクセスポリシーに含まれる属性数に依存せずに暗号文サイズが一定のままとなる定数長暗号文CP-ABE方式を提案する。この方式はしきい値ベースのアクセス構造を採用し、セキュリティは決定的双線形Diffie-Hellman（DBDH）問題に依存する。ペairing暗号方式を用いることで、暗号文サイズの線形的増加を回避し、効率的な復号を実現する。

ABSTRACT

Ciphertext policy attribute based encryption (CP-ABE) is a technique in which user with secret key containing attributes, only able to decrypt the message if the attributes in the policy match with the attributes in secret key. The existing methods that use reasonably computable decryption policies produce the ciphertext of size at least linearly varying with the number of attributes with additional pairing operations during encryption and decryption. In this paper, we propose a scheme in which ciphertext remains constant in length, irrespective of the number of attributes. Our scheme works for a threshold case: the number of attributes in a policy must be a subset of attributes in a secret key. The security of propose scheme is based on Decisional Bilinear Diffie-Hellman (DBDH) problem.

研究の動機と目的

• 既存のCP-ABE方式が属性数に比例して暗号文サイズが増大する非効率性を是正すること。
• ポリシーの複雑さに関係なく暗号文サイズが一定のままとなるCP-ABEシステムの設計。
• 決定的双線形Diffie-Hellman（DBDH）問題に基づくセキュリティの保証。
• しきい値ベースのアクセスポリシーのみをサポートし、秘密鍵にポリシーの必要な属性の十分な部分集合が含まれている必要があること。
• 属性数に比例する線形ペアリング演算を排除することで、暗号化および復号の計算オーバーヘッドを低減すること。

提案手法

• ユーザーがポリシーのt個の属性のうち少なくともt個の属性を秘密鍵に持つ場合にのみ復号可能である、しきい値アクセス構造を採用する。
• 暗号文は、ポリシーに含まれる属性総数とは無関係に固定数のペアリング要素から構成される。
• 暗号化プロセスでは、ポリシーに含まれる各属性に対して1つの暗号文コンポonentを生成するが、最終的な暗号文サイズは圧縮または集約技術によって常に一定に保たれる。
• セキュリティは、双線形群設定下での決定的双線形Diffie-Hellman（DBDH）仮定に基づいて証明される。
• マスターシークレットキーとシステムパラメータを用いて、固定サイズの出力を有する鍵生成および暗号化を可能にする。
• 復号は効率的であり、ポリシーのサイズに関係なく固定数のペアリング計算を実行する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アクセスポリシーに含まれる属性数に応じて暗号文サイズが増大しないCP-ABE方式を設計可能か？
• RQ2 標準的な仮定に基づきつつも定数長暗号文を達成できるか？
• RQ3 このような方式のアクセスポリシー表現力に関する制限は何か？
• RQ4 ポリシーの複雑さが増加する際、暗号化および復号の性能はどのようにスケーリングするか？
• RQ5 定数長暗号文の制約下でも、効率的な鍵管理および失効処理をサポートできるか？

主な発見

• 提案されたCP-ABE方式は、アクセスポリシーに含まれる属性数に依存せず、常に定数長の暗号文を達成する。
• 本方式は、必要な属性数が固定であり、ユーザーの鍵にその部分集合が含まれるかを照合するしきい値ベースのアクセスポリシーのみをサポートする。
• セキュリティは、標準的な暗号的モデル下で決定的双線形Diffie-Hellman（DBDH）問題に基づく、証明可能である。
• 暗号化および復号処理は効率的であり、属性数の増加に伴いペアリング演算の数が線形に増加しない。
• 属性数に応じた追加のペアリング演算を排除することで、ポリシーの複雑さに関わらず固定サイズの暗号文が得られる。
• 本構成により、特定のアクセス構造制約下ではCP-ABEにおける定数サイズ暗号文の実現が可能であることが示された。