[论文解读] 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 8

一句话总结

本文提出了一种新颖的基于属性的代理重加密（AB-PRE）方案，该方案整合了线性秘密共享方案（LSSS）矩阵访问结构，以在密文策略AB-PRE中实现细粒度的访问控制。通过利用LSSS矩阵，该方案支持复杂的访问策略，包括多值属性、负向属性和通配符，同时保持单向性、非交互性和多用途特性，从而在先前基于AND门的策略基础上显著提升了表达能力和灵活性。

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.

研究动机与目标

• 提升密文策略基于属性的代理重加密（CP-AB-PRE）的表达能力，超越简单的AND门策略。
• 在代理重加密框架内支持复杂的访问控制策略，包括多值属性、负向属性和通配符。
• 将线性秘密共享方案（LSSS）矩阵访问结构集成到AB-PRE中，以实现可扩展且灵活的访问控制。
• 保持代理重加密的核心安全与功能特性，如单向性、非交互性和多用途能力。
• 使代理能够在重加密过程中动态添加或修改访问策略，从而提升策略管理的灵活性。

提出的方法

• 该方案使用线性秘密共享方案（LSSS）矩阵来定义访问策略，其中每一行对应一个属性，每一列对应一个用户。
• 通过基于矩阵的秘密共享机制实施访问控制，使加密者能够定义指定哪些属性组合可以解密密文。
• 重加密密钥基于LSSS矩阵和目标用户属性生成，从而实现密文的安全转换。
• 通过将属性表示扩展为每个属性支持多个值，支持多值属性，从而增强策略的表达能力。
• 通过在LSSS矩阵中引入互补份额机制，支持负向属性，即排除具有特定属性的用户进行解密。
• 通过在属性-值映射中支持灵活的匹配规则，将通配符集成进来，实现基于模式的访问控制。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效将LSSS矩阵访问结构集成到基于属性的代理重加密中，以支持复杂访问策略？
• RQ2 所提出的方案是否能在基于矩阵的访问控制模型中保持单向性、非交互性和多用途等核心特性？
• RQ3 与传统CP-AB-PRE中的AND门策略相比，使用LSSS矩阵在多大程度上提升了策略的表达能力？
• RQ4 如何在LSSS框架内安全且高效地支持多值属性、负向属性和通配符？
• RQ5 代理是否能够在不损害安全性或性能的前提下，在重加密过程中动态更新或添加访问策略？

主要发现

• 所提出的方案成功将LSSS矩阵访问结构集成到基于属性的代理重加密中，实现了对复杂、细粒度访问策略的支持。
• 该方案支持多值属性、负向属性和通配符，显著提升了策略表达能力，超越了传统AND门策略。
• 系统保持了代理重加密的核心安全与功能特性，包括单向性、非交互性和多用途能力。
• 代理可安全地在重加密过程中添加或更新访问策略，实现了动态策略管理。
• LSSS矩阵的集成实现了高效且可扩展的访问控制，在摘要中未报告性能下降。
• 该方案在标准假设下形式化证明安全，确保了机密性与访问控制的强制执行。