一种轻量级动态广播代理重新加密及云数据共享方法技术

本发明专利技术公开了一种轻量级动态广播代理重新加密及云数据共享方法，其特点是采用将数据所有者的密文转换为数据用户的密文的轻量级动态广播代理重加密方法，代理可以将共享列表从S更新为L，委托人只为一组被委托人设置广播重加密密钥，利用云计算将代理重新加密嵌入到云环境中，能够实现高效共享外包加密数据，该方法主要包括：系统初始化、用户密钥生成、加密阶段、重加密密钥生成、重加密和用户解密等步骤。本发明专利技术与现有技术相比具有数据所有者可以动态地更改一组数据用户，并且他/她不为一组新的数据用户更新重加密密钥，代理可以使用原始重新加密密钥为数据所有者授权的新数据用户组生成新的重新加密密文，为云用户带来了方便。便。便。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量级动态广播代理重新加密及云数据共享方法


[0001]本专利技术涉及数据加密
，尤其是一种轻量级动态广播代理重新加密及在云数据共享方法。

技术介绍

[0002]云计算因其有效性和灵活性而成为处理数据的流行解决方案。然而，在云计算中存在数据隐私和安全挑战。一个简单的解决方案是使用加密技术来解决这些问题，数据所有者将加密数据上传到云服务器，而不是敏感消息。当数据所有者将加密数据存储在云服务器中时，他/她希望在特定场景中与其朋友共享数据。例如，一个研究机构的数据所有者Alice使用公开密钥想要与他的同事分别共享数据。然而，上述示例中使用的加密技术存在大量潜在缺陷。数据所有者Alice需要从云服务器下载加密数据，并使用其密钥对其进行解密，然后使用公钥对数据进行重新加密，分别为她想要共享的每个同事。很明显，Alice必须承担大量计算开销，因为数据所有者Alice需要为每个数据用户设置密文。在这样的过程中，Alice的计算开销随着数据用户的数量线性增长。
[0003]因此，需要设计一种能够高效共享外包加密数据的新机制。代理重新加密的概念是处理上述问题的一种潜在的研究方法。因为将代理重新加密嵌入到云环境中利用了云计算的优势，其中代理(例如，云服务器)可以将数据所有者的密文转换为数据用户的密文，而无需向代理透露下划线敏感消息。也就是说，代理而不是数据所有者承担重新加密计算的计算成本。代理重新加密是处理上述在云环境中共享数据中描述的加密缺陷的有效解决方案。显然，代理重加密(PRE)也是一个低效的解决方案，因为数据所有者Alice需要为每个数据用户设置重新加密。因此，PRE中的委托人将承担为组中的$n$被委托人生成$n$重新加密密钥的计算开销。广播代理重加密(BPRE)的概念被提出来解决代理重加密中委托人的繁重计算问题，其中委托人只为一组被委托人设置广播重加密密钥。
[0004]尽管重新加密密钥的沉重计算开销由广播代理重加密解决，但广播代理重加密在动态云设置中不适用，因为在设置阶段将设置最大的被授权者数量。特别是，新用户在任何时候都不能加入系统。在这种情况下，代理重加密只需从共享列表中删除用户，即可方便地撤销个人的解密权。但添加新的授权用户效率低下，因为数据所有者需要为新的数据用户设置新的重新加密密钥。显然，新重新加密密钥的数量等于新被授权者的总大小。同时，BPRE在撤销时仍然存在重新加密密钥更新问题。BPRE要求被授权方在每次撤销时立即生成新的广播重新加密密钥。
[0005]现有技术的重新加密密钥的沉重计算开销由广播代理重加密解决，但BPRE在动态云设置中不适用，因为在设置阶段将设置最大的被授权者数量。特别是，新用户在任何时候都不能加入系统。在这种情况下，代理重加密只需从共享列表中删除用户，即可方便地撤销个人的解密权。但添加新的授权用户效率低下，因为数据所有者需要为新的数据用户设置新的重新加密密钥。显然，新重新加密密钥的数量等于新被授权者的总大小。同时，代理重加密在撤销时仍然存在重新加密密钥更新问题。广播代理重加密要求被授权方在每次撤销
时立即生成新的广播重新加密密钥。尽管现有的代理重加密和广播代理重加密方案实际上可以解决云数据共享中使用的加密原语的缺点，但它们不适合解决动态云环境中的重新加密密钥更新问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种轻量级动态广播代理重新加密及云数据共享方法，采用将数据所有者的密文转换为数据用户的密文的轻量级动态广播代理重加密(LD
‑
BPRE)方法，代理可以将共享列表从S更新为L，而无需更改重新加密密钥，有效解决了代理重加密中委托人的繁重计算问题，其中委托人只为一组被委托人设置广播重加密密钥。利用云计算将代理重新加密嵌入到云环境中，能够实现高效共享外包加密数据，将数据所有者的密文转换为数据用户的密文，而无需向代理透露下划线敏感消息，代理而不是数据所有者承担重新加密计算的计算成本，解决了动态云环境中的重新加密密钥更新问题，数据所有者可以动态地更改一组数据用户，并且他/她不为一组新的数据用户更新重加密密钥，代理可以使用原始重新加密密钥为数据所有者授权的新数据用户组生成新的重新加密密文，为云用户带来了方便。
[0007]实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种轻量级动态广播代理重新加密及云数据共享的方法，其特点是该方法包含四个实体，即委托者、代理、一组接收者(被委托者)和云服务器。其中，代理和云服务器(由委托人设计)是两个不同的半可信第三方，它们不能相互勾结，轻量级动态广播代理重新加密系统中的委托人需要将加密消息外包给代理，并通过安全通道与相应的代理共享重新加密密钥，代理允许使用委托人提供的重新加密密钥设置重新加密密文。如果委托人需要动态更新一组被委托人，他/她需要将数据共享列表S更改为新的数据共享列表L＝S
‑
R+A，其中用户撤销列表R和用户添加列表A。在收到更新的数据共享列表L＝S
‑
R+A后，代理可以通过原始重新加密密钥将委托人的密文传输到$L$中的被委托人密文。在LD
‑
BPRE方案中，云服务器可以传输重新加密密文以转换重新加密密文，这样被授权方只承担较低的计算成本来获取消息。轻量级动态广播代理重新加密的方法具体包括以下几个步骤：
[0008]1)系统初始化：通过执行系统初始化算法生成系统的公开参数，输入安全参数到初始华算法，它生成系统的公开参数，所述初始化算法由委托人执行生成整个系统的公开参数，并以这些公开参数将作为密钥生成算法、加密算法、重加密密钥生成算法、重加密算法，以及解密算法的输入。
[0009]2)委托人/被委托人公私钥对生成：通过执行密钥生成算法为每个用户(委托人/被委托人)生成一对公私钥对，系统输入公共参数和用户身份时，系统输出公钥，密钥和公共值，所述密钥生成算法可以由一个可信的第三方密钥生成中心执行这个算法来为系统的用户生成相应的公私钥对，也可以由用户执行，为自己生成公私钥对，使轻量级动态广播代理重新加密的方案成为无证书的方案。
[0010]3)密文生成：通过加密算法为委托人生成密文，系统输入公共参数和来自明文空间的消息，以及被委托人的公钥，系统输出密文，所述加密算法由委托人来执行生成密文。
[0011]4)重加密密钥生成：通过执行重加密算法生成重加密密钥，系统输入委托人的身份，和一组被委托人集合时，系统输出重新加密密钥，所述重新加密密钥可将委托人的密文
传输到被委托人的密文；所述重加密密钥生成算法由委托人执行生成所有的重加密密钥，并通过安全信道传输为代理商，重加密密钥将用于生成重加密密文。
[0012]5重加密密文生成：通过执行重加密算法生成重加密密文，将委托人的密文传输到被委托人的密文，系统输入公共参数、密文，以及重新加密密钥和关于被授权者的公钥集，系统输出重新加密密文或错误，所述重加密算法由代理商来执行生成重加密密文，将委托人的密文转换为被委托人的密文。
[0013]6)数据解密：通过执行解密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量级动态广播代理重新加密及云数据共享方法，其特征在于重新加密及云数据共享包括以下几个步骤：1)系统初始化由委托人执行初始化算法生成系统的公开参数；2)委托人/被委托人公私钥对生成通过执行密钥生成算法为每个用户(委托人/被委托人)生成一对公私钥对，当系统输入公共参数和用户身份时，系统输出公钥，密钥和公共值；3)密文生成通过加密算法为委托人生成密文，当系统输入公共参数和来自明文空间的消息，以及被委托人的公钥时，系统输出密文；4)重加密密钥生成通过执行重加密密钥生成算法生成重加密密钥，当系统输入委托人的身份和一组被委托人集合时，系统输出重新加密密钥，将委托人的密文传输到被委托人的密文；5)重加密密文生成通过执行重加密算法生成重加密密文，将委托人的密文传输到被委托人的密文，当系统输入公共参数、密文，以及重新加密密钥和关于被授权者的公钥集，系统输出重新加密密文或错误；6)数据解密对于密文，委托人执行解密算法，解密密文从而获得消息，当系统输入公共参数、密文，以及被委托人的私钥，系统输出消息；对于重加密密文，被委托人执行解密算法，解密密文从而获得消息，当系统输入公共参数、密文，以及被被委托人的私钥，系统输出消息。2.根据权利要求1所述轻量级动态广播代理重新加密及云数据共享方法，其特征在于所述步骤6)的执行解密算法中当系统的用户发生更新时需进行用户列表更新和代理商重加密数据，并按下述算法为新的用户生成公私钥对并获取重新加密密文：a、密钥生成算法通过执行密钥生成算法为每个用户生成一对公私钥对，当系统输入公共参数和用户身份时，系统输出公钥，密钥和公共值；b、重加密算法通过执行重加密算法生成重加密密文，将委托人的密文转换为留下的被委托人以及新的被委托人的密文，当系统输入公共参数、密文，以及重新加密密钥和关于被授权者的公钥集时，系统输出重新加密密文或错误。3.根据权利要求1所述轻量级动态广播代理重新加密及云数据共享方法，其特征在于所述初始化算法生成系统的公开参数的具体操作为：委托人生成一个双线性群e：G
×
G
→
G
T
，选择一个生成元g∈G，以及一个有限域然后，选择一个随机数并计算i＝12，
…
，n，n+2，
…
，2n.接着，选择随机值r，t1，t2，并计算最后输出公开参数Par＝{Par1，Par2，Par3}，式中：G和G
T
为两个素数阶q的乘法群；t＝t1+t2；Par2＝{g
i
}
i＝12，
…
，n，n+2，
…
，2n
；Par3＝{v
j
，g
r
，g
t
}
j＝12，
…
，n
。
4.根据权利要求1所述轻量级动态广播代理重新加密及云数据共享方法，其特征在于所述密钥生成算法为每个用户生成一对公私钥对的具体操作为：对于拥有身份被委托人i而言，委托人选择一个来自有限域的随机值x
i
作为私钥，并计算公钥式中：g1为公开值；对于拥有身份被委托人i而言，被委托人选择一个来自有限域的...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓蕾，曹珍富，沈佳辰，胡慧丹，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：