[論文レビュー] Matrix Access structure Policy used in Attribute-Based Proxy Re-encryption

Keying Li|arXiv (Cornell University)|Feb 26, 2013

Cryptography and Data Security参考文献 33被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、暗号文ポリシーに基づく属性暗号（CP-AB-PRE）における細粒度アクセス制御を可能にする、新しい属性ベースのプロキシ再暗号化（AB-PRE）方式を提案する。この方式は、線形秘密共有方式（LSSS）行列のアクセス構造を統合し、再暗号化のための細かく制御可能なアクセスポリシーを実現する。LSSS行列を活用することで、複雑なアクセスポリシー、例えば複数値属性、否定的属性、ワイルドカードを含むポリシーをサポートしつつ、一方向性、非相互性、複数使用性の特性を維持する。これにより、従来のANDゲートベースのポリシーに比べ、より表現力が高く柔軟なアクセス制御が実現される。

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.

研究の動機と目的

• 暗号文ポリシーに基づく属性暗号（CP-AB-PRE）の表現力を、単純なANDゲートポリシーを越えて向上させること。
• プロキシ再暗号化フレームワーク内において、複数値属性、否定的属性、ワイルドカードを含む複雑なアクセス制御ポリシーをサポートすること。
• 線形秘密共有方式（LSSS）行列のアクセス構造をAB-PREに統合し、スケーラブルで柔軟なアクセス制御を可能にすること。
• 再暗号化の基本的なセキュリティおよび機能的特性、例えば一方向性、非相互性、複数使用能力を維持すること。
• プロキシが再暗号化中にアクセスポリシーを動的に追加または変更できることで、ポリシー管理の柔軟性を向上させること。

提案手法

• 本方式は、各行が属性に対応し、各列がユーザーに対応する線形秘密共有方式（LSSS）行列を用いてアクセスポリシーを定義する。
• アクセス制御は、行列ベースの秘密共有メカニズムにより実装され、暗号化者がどの属性の組み合わせが暗号文を復号可能にするかを指定できる。
• 再暗号化鍵は、LSSS行列と対象ユーザーの属性に基づいて生成され、暗号文の安全な変換を可能にする。
• 属性表現を拡張して各属性に複数の値を許容することで、複数値属性をサポートし、ポリシーの表現力を向上させる。
• 否定的属性は、LSSS行列における補数的シェアを用いて、特定の属性を持つユーザーを復号から除外するメカニズムを導入することでサポートする。
• ワイルドカードは、属性値マッピングにおける柔軟な一致ルールを許容することで統合され、パターンベースのアクセス制御を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LSSS行列アクセス構造を、複雑なアクセスポリシーをサポートする属性ベースのプロキシ再暗号化に効果的に統合する方法は何か？
• RQ2 提案された方式は、行列ベースのアクセス制御モデルにおいて、一方向性、非相互性、複数使用性といった基本的特性を維持できるか？
• RQ3 LSSS行列の使用は、CP-AB-PREにおける従来のANDゲートポリシーと比較して、どの程度ポリシーの表現力を向上させるか？
• RQ4 複数値属性、否定的属性、ワイルドカードを、LSSSフレームワーク内で安全かつ効率的にサポートする方法は何か？
• RQ5 プロキシが再暗号化中にアクセスポリシーを動的に更新または追加しても、セキュリティやパフォーマンスに影響を及げないか？

主な発見

• 提案された方式は、属性ベースのプロキシ再暗号化にLSSS行列アクセス構造を効果的に統合し、複雑で細粒度のアクセスポリシーをサポートすることに成功した。
• 本方式は、複数値属性、否定的属性、ワイルドカードをサポートしており、従来のANDゲートポリシーをはるかに超えるポリシーの表現力を実現した。
• システムは、再暗号化の基本的セキュリティおよび機能的特性、例えば一方向性、非相互性、複数使用能力を維持している。
• プロキシは再暗号化中に安全にアクセスポリシーを追加または更新でき、動的なポリシー管理を可能にした。
• LSSS行列の統合により、効率的でスケーラブルなアクセス制御が実現され、要約ではパフォーマンスの低下は報告されていない。
• 本方式は標準仮定の下で形式的に安全であることが証明されており、機密性およびアクセス制御の強化が保証されている。