带条件基于身份广播代理重加密及其在云邮件中应用.docx

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringConditional Identity-Based Broadcast ProxyRe-Encryption and Its Application to Cloud EmailCandidateMajorSupervisor: Tengfei Jiao: Computer Applied Technology: Associate Professor Duoqiang WangHuazhong University of Science & TechnologyWuhan 430074, P.R.ChinaMay, 2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：日期：年 月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文保密□ ，在_____年解密后适用本授权书 本论文属于不保密□请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘要近些年来，越来越多的企业提供了外包加密数据共享服务，但该应用所面临的数据安全问题依然没能很好的解决，代理重加密方案已经成为了核心解决思路之一为了适应灵活多变的云数据共享场景，许多扩展的基于代理重加方案被提了出来，例如：带条件的代理重加密，基于身份的代理重加密和广播的代理重加密等在已有研究的基础之上，形式化的定义了带条件的基于身份广播代理重加密（Conditional Identity-based Broadcast Proxy Re-Encryption, CIBPRE）CIBPRE 方案允许发送者加密一条数据并群发给多个接收者。

对于已有的加密数据，发送者可以生成一个代理生加密密钥并将其发送给代理方，代理方可以用此密钥将指定的密文数据转化成另一条密文，且该密文可以群发给新的接收者集合在效率方面，提出方案具有定长的密文长度，减少了群发过程的通信开销基 于 双 线 性 映 射 给 出 了 实 例 化 的 CIBPRE 方 案 ， 并 基 于 判 定 的 双 线 性Diffie-Hellman 假设在随机预言机模型下证明了该方案的语义安全性；实验对比了提出方案与已有的最优方案，并说明提出方案在性能和实用性方面的优势；基于提出方案构建加密云邮件系统，并通过对比已有技术说明 CIBPRE 在该应用场景中的优势相比传统技术 PGP(Pretty Good Privacy)和基于身份加密，基于 CIBPRE 构建的加密邮件系统实现了加密邮件的群发和转发功能，且保证邮件内容不会泄露给云端，具有较大的应用价值关键词：代理重加密，云存储，基于身份加密，广播加密，安全云邮件I华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文AbstractIn recent years, more and more enterprises provide cloud data sharing service, butsecurity issues on data sharing about these applications is still not be solved perfectly, proxyre-encryption has become one of the core solution ideas. In order to adapt flexible clouddata sharing scenarios, many extension schemes based on proxy re-encryption has beenpulled out. For example conditional proxy re-encryption, identity based proxy re-encryption,broadcast proxy re-encryption etc.On the basis of previous studies, this study define Conditional Identity-basedBroadcast Proxy Re-encryption (CIBPRE) and its semantic security formally, Specifically,CIBPRE allows a sender to encrypt a message to multiple receivers by specifying thesereceivers’ identities, and the sender can delegate a re-encryption key to a proxy so that hecan convert the initial ciphertext into a new one to a new set of intended receivers. In termsof efficiency, the ciphertext of CIBPRE is in constant size, thus greatly reduce the cost oncommunication.Accomplish an instantiation of CIBPRE based on bilinear map, prove semanticsecurity of CIBPRE in random oracle model based DBDH assumption. Experiments hasbeen done compared CIBPRE with the existing optimal solution, and explain CIBPRE hasmore advantages on performance and efficiency. Finally, we show an application ofCIBPRE to secure cloud email system advantageous over existing secure email systems.Compared to traditional techniques PGP(Pretty Good Privacy) and identity-basedencryption, secure cloud email system based on CIBPRE achieve group send and forwardon encrypted mails, and can ensure that the content of mails not be leaked to the cloud, ithas great value on application.Key words: Proxy Re-Encryption, Cloud Storage, Identity-based Encryption, BroadcastEncryption, Secure Cloud EmailII华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文目录摘 要 ................................................................................................................ I Abstract ...........................................................................................................II 1绪 论 1.1 研究背景 ...................................................................................................(1) 1.2 国内外研究现状 .......................................................................................(2) 1.3 论文研究内容 ...........................................................................................(7) 1.4 文章组织结构 ...........................................................................................(8) 2相关基础理论与关键技术 2.1 相关基础理论知识 ...................................................................................(9) 2.2 基于身份广播加密方案 D07 .................................................................(10) 2.3 D07 方案的安全性 .................................................................................(12) 2.4 小结 .........................................................................................................(13) 3 带条件的基于身份广播代理重加密方案 3.1 方案定义 .................................................................................................(14) 3.2 方案介绍 .................................................................................................(17) 3.3 方案的一致性及其证明 .........................................................................(20) 3.4 小结 .........................................................................................................(22) 4 CIBPRE 方案的安全性及其证明 4.1 安全性定义 .................................................................................。