[论文解读] An Approach to Identity Management in Clouds without Trusted Third Parties

Akram Y. Sarhan, Leszek Lilien|arXiv (Cornell University)|Mar 28, 2019

Cryptography and Data Security参考文献 70被引用 13

一句话总结

该论文提出了一种用于云环境的去中心化身份管理方案，通过结合分布式RSA密钥生成与基于属性的加密，消除了对可信第三方（TTPs）的依赖。该方法实现了安全、隐私保护的单点登录、加密凭证、吊销、委托功能，并通过并行化实现最小开销，提供了一种强大且无需TTP的细粒度访问控制解决方案。

ABSTRACT

The management of sensitive data, including identity management (IDM), is an important problem in cloud computing, fundamental for authentication and fine-grained service access control. Our goal is creating an efficient and robust IDM solution that addresses critical issues in cloud computing. The proposed IDM scheme does not rely on trusted third parties (TTPs) or trusted dealers. The scheme is a multiparty interactive solution that combines RSA distributed key generation and attribute-based encryption. We believe that it will be a robust IDM privacy-preserving solution in cloud computing, because it has the following features: (i) protects sensitive data on untrusted hosts using active bundle; (ii) supports the minimum disclosure property; (iii) minimizes authentication overhead by providing single sign-on; (iv) supports authentication with encrypted credentials; (v) avoids using trusted third parties (TTPs_, incl. using TTPs for key management; (vi) supports revocation and delegation of access right; and (vii) supports revocation of user credentials. The scheme should also be efficient because it exploits parallelism.

研究动机与目标

• 解决在不受信任的云环境中依赖可信第三方（TTPs）的身份管理关键挑战。
• 设计一种可扩展且高效的 identity management 解决方案，保护用户隐私并支持细粒度访问控制。
• 消除密钥管理和凭证处理中的TTP依赖，提升系统的弹性与可信度。
• 支持访问控制的关键功能，如吊销、委托以及身份属性的最小披露。

提出的方法

• 该方案采用分布式RSA密钥生成，以消除密钥创建过程中对可信经销商或TTP的需求。
• 通过集成基于属性的加密（ABE）来根据用户属性实施细粒度访问控制。
• 使用加密捆绑包保护用户身份和凭证，确保在不受信任的云主机上数据的机密性。
• 通过持久且安全的凭证绑定，最小化重复认证，实现单点登录。
• 通过动态更新属性策略和密钥材料，支持用户凭证和访问权限的吊销。
• 在密钥生成和加密操作中利用并行性，提高效率并减少认证开销。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不依赖可信第三方或可信经销商的情况下实现云环境中的身份管理？
• RQ2 哪些密码学原Primitive可以组合使用，以在不受信任的云环境中实现隐私保护的细粒度访问控制？
• RQ3 如何在不暴露凭证或不依赖集中式认证服务器的情况下安全地实现单点登录？
• RQ4 在去中心化环境中，哪些机制可以支持用户访问和凭证的动态吊销？
• RQ5 如何在去中心化身份管理系统中最小化性能开销？

主要发现

• 所提出的方案成功消除了身份管理中对可信第三方的需求，增强了云环境中系统的可信度与弹性。
• 分布式RSA密钥生成与基于属性的加密的集成，实现了无需集中信任的、安全的细粒度访问控制。
• 系统支持身份属性的最小披露，提升了认证过程中的用户隐私保护。
• 通过策略和密钥更新原生支持用户凭证和访问权限的吊销，确保了访问控制的完整性。
• 在密钥生成和加密操作中使用并行性，降低了认证开销，提升了系统效率。
• 加密凭证和活跃捆绑包保护了不受信任云主机上的敏感数据，即使云提供商被攻破，也能确保数据机密性。