基于CP-ABE的訪問控制研究

        (4)解密算法輸入系統(tǒng)公共參數(shù)PK、用訪問結構A加密的密文CT，及對應于屬性集合S的解密密鑰KS。如果屬性集合S滿足訪問結構T，則輸出消息M。

　　CP-ABE訪問控制設計

　　屬性集合的表達

　　將授權管理基礎設施(Privilege Management Infrastructure，PMI)應用到設計方案中，利用PMI的屬性證書(Attribute Certificate，AC)來描述CP-ABE中的屬性集合，并支持分布式、可授權、可推導等特性，支持屬性授權能力應遵守約束限制，完全適用于分布和開放的網(wǎng)絡應用環(huán)境。

　　用戶通過屬性來描述，用屬性證書AC作為用戶屬性的憑證。屬性證書AC根據(jù)用戶提交的描述信息生成，并采用頒發(fā)者的IBE私鑰簽名。AC采用國際標準的X.509 V4證書格式及抽象語法符號(Abstract Syntax Notation One，ANS.1)的編碼格式來描述。

　　訪問結構的表達

　　利用可擴展的標記語言(eXtensible Markup Language，XML)文檔記錄CP-ABE中的訪問結構。信息發(fā)布者定義能夠共享信息的用戶。由授權用戶應該滿足的條件形成的XML文檔，經(jīng)加密后，再存儲到屬性描述符證書(Attribute Descriptor Certificate，ADC)中。

　　訪問結構的安全性處理

　　訪問結構決定了哪些是授權用戶，哪些是非授權用戶，所以一旦訪問結構被竊取，整個的訪問控制就失去了意義。為了保證訪問結構的安全，方案對描述訪問結構的XML文件加以防護，利用發(fā)布人的私鑰簽名、系統(tǒng)的公鑰加密，保證訪問結構XML文件的不可抵賴性與不被篡改，保證傳輸中不被竊取。

　　利用屬性描述符證書ADC來存儲最后形成的XML訪問結構文件，即將文件內容拷貝到ADC的擴展域PrivilegePolicyIdentifier屬性值中。

　　訪問控制模型

　　方案采用可擴展訪問控制標記語言(eXtensible Access Control Markup Language，XACML)來構建訪問控制模型。XACML是一種基于屬性訪問控制模型的策略描述語言及協(xié)議棧，它采用樹狀分層嵌套結構定義訪問權限。

　　屬性描述符證書ADC中存儲的訪問結構是訪問控制策略的主要組成部分，除此之外，訪問控制策略還包括環(huán)境和策略約束等條件，這些以XACML策略文件的方式存儲，納入XACML控制模型來處理。

　　基于XACML的訪問控制模型如圖1所示。

　　方案應用

　　文中的方案在筆者單位開發(fā)的項目《嬰幼兒在線專家診斷系統(tǒng)》和《基于PMI的內網(wǎng)安全系統(tǒng)》加以應用。這兩個項目分別受到《基于Windows Mobile的移動終端安全技術研究》、《PMI多訪問控制機制的細粒度授權服務系統(tǒng)》與《河北省食品安全協(xié)調指揮系統(tǒng)》的資助。其中，《嬰幼兒在線專家診斷系統(tǒng)》利用該方案使得嬰幼兒發(fā)育信息只對特定人群可見，且特定人群只須滿足某種條件，而不必具體地一一指定，避免了因為不能列舉共享人群而帶來的信息難以共享的問題。而《基于PMI的內網(wǎng)安全系統(tǒng)》利用該方案進行訪問控制，避免了原方案在采用PKI進行信息共享時，信息提供者需要先列出所有共享用戶，再實行一對一加密，而導致的加密次數(shù)多、共享延遲、用戶隱私被侵犯等問題。

　　結束語

　　本文通過分析基于公鑰的傳統(tǒng)加密機制在訪問控制中面臨的困境，以及CP-ABE所具有的種種優(yōu)點，建立了基于CP-ABE的訪問控制方式。通過實際應用表明，該方案在保證訪問控制安全性與用戶隱私的前提下，對共享數(shù)據(jù)進行細粒度的訪問控制，降低了共享處理的開銷和加密次數(shù)，從而進一步證明了該方案的正確性與優(yōu)越性。作為下一步工作，可以針對網(wǎng)格計算、云計算等大規(guī)模分布式網(wǎng)絡應用環(huán)境下的數(shù)據(jù)隔離及身份驗證、授權、訪問控制和審計等安全問題進行有針對性的優(yōu)化、擴展研究，使該方案能夠在安全性、時間復雜度上表現(xiàn)出更好的性能。

　　參考文獻：

　　[1]A. Sahai, B. Waters. Fuzzy identity based encryption: Advances in Cryptology- EUROCRYPT 2005, 2005[C]. Aarhus, Denmark: Springer, 2005:457-473
　　[2]V.Goyal, O.Pandey, A.Sahai and B.Waters. Attribute-based encryption for fine-grained access control of encrypted data, 2006: Proceedings of the 13th ACM conference on Computer and communications security, 2006[C]. Alexandria, VA, USA, 2006: 89-98
　　[3]J.Bethencourt, A.Sahai, B.Waters. Ciphertext-policy attribute-based encryption, 2007: 2007 IEEE Symposium on Security and Privacy[C]. Oakland, California, USA. 2007:321-334
　　[4]L. Cheung, C. Newport. Porvably secure ciphertext policy ABE, 2007: Proceedings of the 14th ACM Conference on Computer and Communications Security[C]. Alexandria, VA, USA, 2007:456-465
　　[5]V. Goyal, A. Jain, O. Pandey. A. Sahai, Bounded ciphertext policy attribute based encryption, 2008: 35th International Colloquium on Automata, Languages and Programming[C]. Reukjavik, Iceland: Springer, 2008: 579-591
　　[6]B. Waters. Ciphertext-policy attribute- based encryption: An expressive, efficient, and provably secure realization. 2010-12-20. http://eprint.iacr.org/2008/290