Key-Policy ABE (KP-ABE) og sammenligning

I nøglepolitikbaseret attributbaseret kryptering (KP-ABE) indlejres adgangspolitikken i brugerens hemmelige nøgle af nøglemyndigheden, mens chiffertekster indeholder attributmængder. Dekryptering lykkes, når chiffertekstens attributmængde opfylder politikken, der er kodet i brugerens nøgle. Myndigheden tildeler dekrypteringsmuligheder ved at vælge, hvilken politik hver brugers nøgle skal indeholde.

Den grundlæggende KP-ABE-konstruktion blev præsenteret af Goyal, Pandey, Sahai og Waters i 2006. Konstruktionen bruger adgangstræer, hvor blade er attributter, og indre noder er tærskelporte. Nøglemyndigheden omdanner adgangstræet til et lineært hemmelighedsdelingsskema og koder andele af hovedhemmeligheden ind i brugerens nøgle. Krypteringen er enkel: Vælg en tilfældig hemmelighed y, og fordel andele til hver attribut i chifferteksten.

I Goyal et al.s KP-ABE fungerer dekryptering ved at kombinere de attributkrypterede komponenter med nøglens andele ved hjælp af parringer. For hver bladnode, der svarer til en attribut, som findes i chifferteksten, beregner brugeren en parring. Disse værdier kombineres i overensstemmelse med adgangstræets struktur (ved hjælp af polynomiel interpolation for tærskelnoder) for at genskabe krypteringsnøglen til meddelelsen.

Den grundlæggende forskel mellem CP-ABE og KP-ABE er, hvem der angiver adgangspolitikken: krypteringsparten (CP-ABE) eller nøglemyndigheden (KP-ABE). I CP-ABE beslutter krypteringsparten: "Dette dokument kræver role=Doctor AND department=Cardiology." I KP-ABE beslutter myndigheden: "Denne bruger kan dekryptere alt, der er mærket med {medical, patient-data}." Valget afhænger af, hvilken part der skal styre adgangen.

CP-ABE foretrækkes, når krypteringsparten skal angive adgangskontrollen. I cloudlagring ved filens ejer på krypteringstidspunktet, hvem der bør have adgang til filen. Ejeren indlejrer politikken i chifferteksten og uploader den. Nøglemyndigheden udsteder generiske attributnøgler. Denne model svarer til traditionel adgangskontrol, hvor dataejere styrer deres data — myndigheden attesterer kun ejerskab af attributter og træffer ikke adgangsbeslutninger for de enkelte filer.

KP-ABE foretrækkes, når myndigheden tildeler adgang baseret på rettigheder. Ved indholdsdistribution udsteder et medieselskab nøgler til abonnenter. En premium-abonnents nøgle kan indeholde politikken "kan dekryptere indhold mærket med {premium} OR {standard}", mens en almindelig abonnent får "kan dekryptere {standard}". Krypteringsparten mærker blot indholdet med dets type, mens myndigheden styrer, hvad hver abonnent kan få adgang til, gennem politikkerne i deres nøgler.

Både CP-ABE og KP-ABE har rødder i Fuzzy IBE, som blev introduceret af Sahai og Waters i 2005. Fuzzy IBE bruger en identitet som en attributmængde og tillader dekryptering, når afsenderens og modtagerens attributmængder overlapper med mindst t attributter. Fuzzy IBE er et specialtilfælde af KP-ABE, hvor politikken er en tærskelport over identitetsattributter. Det var den første konstruktion, der brugte attributter til adgangskontrol.

ABE med to adgangspolitikker (DP-ABE) kombinerer både CP-ABE og KP-ABE i én ordning. Både chifferteksten og brugernøglen indeholder adgangspolitikker. Dekryptering kræver, at chiffertekstens attributter opfylder nøglens politik, og at nøglens attributter opfylder chiffertekstens politik. DP-ABE er nyttig til at udtrykke gensidige begrænsninger, f.eks. "dette dokument kræver medicinske legitimationsoplysninger, og kun abonnenter i EMEA-regionen må få adgang."

Standard-ABE har én betroet myndighed, som udsteder alle attributnøgler. ABE med flere myndigheder (MA-ABE) fordeler udstedelsen af attributter mellem flere uafhængige myndigheder. Forskellige organisationer kan udstede attributter inden for deres eget område (hospitalet udsteder role=Doctor, apotekerforeningen udsteder license=Pharmacist) uden at samarbejde. Det fjerner det enkelte tillidspunkt og muliggør adgangskontrol på tværs af organisationer. Chase (2007) foreslog den første MA-ABE-konstruktion.

Selvom ABE ikke er blevet standardiseret af NIST eller ISO, er teknologien implementeret i forskningsprototyper og nogle produkter. IBM Research har udviklet en ABE-prototype til datadeling i sundhedssektoren. Zeutro har kommercialiseret CP-ABE til datasikkerhed i virksomheder. Microsoft Research har undersøgt KP-ABE til digital rettighedsadministration. Den største hindring for bredere anvendelse er ydeevnen (parringsoperationer) og kompleksiteten ved at administrere attributmyndigheder i stor skala.

Sikkerheden i KP-ABE kræver, at en bruger ikke kan dekryptere chiffertekster, hvis attributsæt ikke opfylder brugerens nøglepolitik. Mere præcist må ingen sammenslutning af brugere med disjunkte attributsæt kunne kombinere deres nøgler for at dekryptere en chiffertekst, som ingen af dem kunne dekryptere alene. Denne egenskab, kollusionsmodstand, adskiller ABE fra enklere attributbaserede systemer og kræver omhyggelig udformning af ordningen; den bevises under parringsbaserede antagelser som DBDH.

KP-ABE indlejrer politikker i brugernøgler, der udstedes af en myndighed; chiffertekster indeholder attributsæt. Goyal et al. 2006 er den grundlæggende konstruktion. CP-ABE foretrækkes, når krypterende parter styrer politikken (cloudlager); KP-ABE, når myndigheder tildeler funktioner (distribution af indhold). Fuzzy IBE af Sahai-Waters fra 2005 er den almindelige forløber. ABE med flere myndigheder fordeler nøgleudstedelsen mellem organisationer og fjerner enkelte tillidspunkter. Kollusionsmodstand er en vigtig sikkerhedsegenskab, der adskiller ABE fra enklere ordninger.