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基于属性的加密与云健康数据安全的性能分析

期刊:Proceedings of the International Conference on Intelligent Computing and Control Systems (ICICCS 2020)

这篇文档属于类型b(综述类学术论文),以下是针对该文档的学术报告内容:


作者与机构
本文由J. Priyanka(印度Madurai Kamaraj大学信息技术学院计算机应用系研究学者)与M. Ramakrishnan(同校计算机应用系教授兼主任)合作完成,发表于2020年IEEE国际智能计算与控制系统会议(ICICCS 2020)的会议论文集。

主题与背景
论文题为《Performance Analysis of Attribute Based Encryption and Cloud Health Data Security》,聚焦于云计算环境下基于属性的加密技术(Attribute-Based Encryption, ABE)在医疗健康数据安全中的应用与性能分析。随着云医疗的普及,数据共享与成本降低的同时,隐私与安全问题成为关键挑战。ABE作为一种公钥加密方案,通过属性细粒度访问控制,成为解决这一问题的潜在技术。本文系统梳理了ABE的演变、分类及其在医疗云环境中的实践,并对比了其他加密方案的优劣。


主要观点与论据

1. ABE技术分类与核心机制

论文首先将ABE分为两类:
- 密钥策略ABE(KP-ABE):用户的密钥与访问树结构绑定,数据通过属性集加密,仅当用户属性满足访问树结构时才能解密。例如,Goyal等人在2006年提出的方案通过模糊身份加密(Fuzzy Identity-Based Encryption)防止用户共谋攻击。
- 密文策略ABE(CP-ABE):访问策略直接嵌入密文,用户密钥与属性关联。Bethencourt等人在2007年的研究实现了更灵活的访问控制。

支持论据:作者引用2006-2018年间10余篇文献,对比了两种ABE在计算复杂度、安全模型(如双线性Diffie-Hellman假设)和抗攻击能力(如选择密文攻击CCA-2)上的差异。

2. 多机构ABE(MA-ABE)的隐私增强

针对单机构信任问题,Chase与Chow(2009)提出多机构ABE(MA-ABE),通过分布式伪随机函数消除中心化权威机构,并采用匿名密钥协议提升隐私性。2018年Yang等人的改进方案进一步通过全局唯一标识(GID)实现去中心化密钥管理。

支持论据:论文分析了MA-ABE在抗共谋攻击和密钥管理效率上的优势,但指出其仍面临复杂访问结构带来的计算开销(如用户密钥和密文尺寸增大)。

3. ABE在医疗云中的实践与挑战

  • 隐私保护电子健康记录(EHR)系统:Narayan等人(2010)结合MA-ABE与广播加密(BABE),通过元数据定义访问策略,但存在重加密成本高的问题。
  • 混合加密方案:Poornima与Rajendran(2014)提出分层属性集加密(HASBE)与CP-ABE的混合方案,通过双重加密提升安全性,但增加了计算时间。

支持论据:表格对比显示,2015年Fan等人的方案通过公/私域划分(KAE加密私域,MA-ABE管理公域)优化了动态策略更新和属性撤销效率,但需代理服务器支持。

4. 其他加密方案的补充作用

  • 对称加密与高级加密标准(AES):Bahrami与Singhal(2015)在异构云中采用AES保护患者数据,响应时间随查询字段增加线性增长。
  • 模糊代理重加密(FCI-PRE):Fimiani(2018)结合生物识别与条件代理重加密,实现基于用户身份的访问控制,但密钥管理仍存瓶颈。

支持论据:论文指出,非ABE方案(如RSA、ElGamal)在特定场景(如移动医疗社交网络)中表现更优,但缺乏ABE的细粒度控制能力。


论文价值与意义

  1. 系统性综述:首次整合了ABE技术演进、医疗云应用及其他加密方案的横向对比,为研究者提供技术选型参考。
  2. 问题导向分析:明确指出现有ABE方案的共性缺陷(如计算开销、共谋攻击风险),并展望未来研究方向(如多机构抗碰撞方案)。
  3. 实践指导意义:通过性能指标(加密时间、密钥尺寸、安全模型)的量化对比,助力医疗云系统设计者权衡安全性与效率。

亮点
- 文献覆盖全面(2006-2018年34篇关键论文),包括IEEE Access、Healthcom等高水平期刊会议。
- 提出“属性动态更新”和“去中心化GID”等前沿改进方向,具有前瞻性。


(注:全文约1500字,严格遵循术语翻译规范,如“密文策略ABE(CP-ABE)”。)

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