ABE算法先前使用在云計算場景中，和區塊鏈存在交叉應用場景，具體問題體現在

• 數據的異地存儲、云服務器提供商的不可信、管理員能否對自身數據擁有足夠的控制能力以及如何保證數據的安全有效共享都是亟需解決的問題。

研究背景：

• 云計算越來越普及，人們可以把照片、文檔上傳到云上，但由于個人數據是敏感的，因此在云上的數據會有安全問題，以此阻礙了云計算的發展。例如，云計算提供商CSP出于商業目的會監視用戶數據。另外，人們若想共享加密數據。則必須向其他用戶發送密碼，這是非常麻煩的。即使將用戶分組來簡化權限管理，任然涉及到細粒度訪問控制。因此密碼管理是一個大問題。

主要貢獻：

• 這篇論文的主要貢獻如下，（1）本文設計了一種基于基于屬性的加密（ABE）方法的LDSS-CP-ABE算法，以提供對密鑰解密的高效訪問控制。（其特點是將訪問控制策略嵌入到密文中，也就是說訪問控制策略樹會被嵌入到秘鑰的密文中;） （2）由于移動端的計算資源有限，文中提到使用代理服務器進行加密和解密操作，極大地減少了計算開銷。 （3）引入屬性的延遲重加密和描述字段，以減少處理用戶撤銷問題時的撤銷開銷。

云計算的解決辦法

• 設計基于屬性的訪問控制方案，通過屬性描述用戶的身份，允許加密數據的主體指定其解密客體，具有較高的效率和更好的安全性。系統采用當今熱門的Hadoop開源架構，實現了云環境下的存儲、上傳、下載等功能，該架構環境更利于進行部署與系統的實現。
• 系統結合HDFS（Hadoop Distributed File System）技術部署于Hadoop云平臺上，設計與實現了密文分享系統，主要包括密鑰發布中心、用戶端和Hadoop云端服務器三大功能模塊。
• 密鑰發布中心負責為用戶產生上傳和下載文件所需的密鑰，并且為了保證私鑰的機密性，引入USB-KEY安全物理存儲介質；
• 用戶端主要完成加密上傳文件和解密下載文件（與先前的直接上傳文件相比，需要將文件先進行加密再進行上傳操作，文件以密文的形式存儲在網絡里面，因此沒有秘鑰的用戶是無法看到文件里面的內容），同時具備了更新系統參數、制定訪問規則以及用戶申請私鑰等功能；
• Hadoop云端服務器提供了文件存儲和文件樹訪問等功能。
• 系統采用CPABE加密方案的機制，系統還具備了防竊取、抗共謀攻擊和抗木馬攻擊等安全性，且該系統還具有靈活性強、效率高和細粒度的訪問控制的特點。

2.系統設計

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系統設計：

• 系統設計由6部分組成，（1）數據所有者（DO）：DO將數據上傳到移動云并與朋友共享。 DO確定訪問控制策略。 （2）數據用戶（DU）：DU從移動云中檢索數據。 （3）信任機構（TA）：TA負責生成和分發屬性密鑰。 （4）加密服務提供商（ESP）：ESP為DO提供數據加密操作。 （5）解密服務提供商（DSP）：DSP為DU提供數據解密操作。 （6）云服務提供商（CSP）：CSP存儲DO的數據。 它忠實地執行DO請求的操作，同時可以查看DO存儲在云中的數據。
• 論文對場景的假設是CSP、DSP、ESP三個服務器均為半可信的，也就是說他們不會惡意破壞用戶數據，但是他們可能會偷看用戶數據。TA表示安全可信服務器。

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流程

• DO將數據發送到云。由于云不可信，因此必須在上傳數據之前對數據進行加密。 DO以數據文件的訪問控制樹的形式定義訪問控制策略，以指定DU在訪問某個數據文件時應獲取的屬性。在LDSS中，數據文件使用對稱加密機制加密，數據加密的對稱密鑰也使用基于屬性的加密（ABE）加密。訪問控制策略嵌入在對稱密鑰的密文中。只有獲得滿足訪問控制策略的屬性密鑰的DU才能解密密文并檢索對稱密鑰。由于加密和解密都是計算密集型的，因此對移動用戶來說是一個沉重的負擔。為了減輕客戶端移動設備上的開銷，使用加密服務提供商（ESP）和解密服務提供商（DSP）。加密服務提供商和解密服務提供商都是半信任的。論文修改了傳統的CP-ABE算法并設計LDSS-CP-ABE算法，以確保在將計算任務外包給ESP和DSP時的數據隱私。

相關知識

• 雙線性映射
• shamir密鑰共享方案
• 訪問控制樹
• 參考鏈接

現實使用的進一步優化

問題

• 在屬性加密方案（ABE）中，由于群中的配對操作計算開銷很大，所以一般來說在實際系統中會占據大量計算資源，而且會很慢甚至成為系統瓶頸

優化策略

• 第一種是利用離線計算的方式，如果有一個移動設備上部署了ABE系統，那么在這個移動設備充電或者待機的時候（即離線時），系統在知道要加密的消息之前就自動完成Setup，生成密鑰，加密這幾個步驟，生成中間密文，當真正知道加密消息需要加密的時候，通過少量計算將中間密文轉換成密文即可，這樣在用戶使用的感受上來看，ABE系統的加密效率是可以接受的。但是從總的計算開銷上來看，該方案的計算開銷有所增加，主要是增加了一個轉換開銷，以及在解密時至少多增加一個配對操作以及其他的求冪等。
• 第二種是利用外包的方式將計算開銷大的算法外包給代理，其中涉及到兩個代理，允許加密者將加密策略的創建外包給代理（代理A），并根據給定的策略為用戶加密消息，同時代理滿足以下兩個要求：（a）無法知道加密的消息（b）強制執行根據策略指定的屬性來加密消息。通過允許代理根據用戶的轉換密鑰屬性驗證策略，從而允許用戶將策略驗證外包給另一個半信任代理（代理 B），從而減少了解密工作負載。
• 第三種是離線計算和外包融合的方案
• 第一個方案主要減少開銷的是在生成密鑰以及加密時，第二個方案中主要減少的是加密以及解密的開銷。

參考鏈接

• 面向云環境基于屬性加密的密文分享系統——簡介
• 輕量級屬性加密方案
• 屬性加密注解
• 一種基于屬性加密技術（ABE）的輕量級數據共享方案

總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于属性加密的ABE算法的应用场景思考展望的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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