ABE fondé sur une politique de clé (KP-ABE) et comparaison

Dans le chiffrement fondé sur les attributs à politique portée par la clé (KP-ABE), la politique d'accès est intégrée à la clé secrète de l'utilisateur par l'autorité de gestion des clés, tandis que les textes chiffrés portent des ensembles d'attributs. Le déchiffrement réussit lorsque l'ensemble d'attributs du texte chiffré satisfait à la politique encodée dans la clé de l'utilisateur. L'autorité accorde les capacités de déchiffrement en choisissant la politique intégrée à la clé de chaque utilisateur.

La construction fondatrice du KP-ABE a été présentée par Goyal, Pandey, Sahai et Waters en 2006. Leur construction utilise des arbres d'accès dont les feuilles sont des attributs et dont les nœuds internes sont des portes à seuil. L'autorité de gestion des clés transforme l'arbre d'accès en un schéma de partage linéaire de secret et encode des parts du secret maître dans la clé de l'utilisateur. Le chiffrement est simple : choisir un secret aléatoire y et distribuer des parts à chaque attribut dans le texte chiffré.

Dans le KP-ABE de Goyal et al., le déchiffrement consiste à combiner les composants chiffrés liés aux attributs avec les parts de la clé au moyen d'opérations d'appariement. Pour chaque feuille correspondant à un attribut présent dans le texte chiffré, l'utilisateur calcule un appariement. Ces valeurs sont combinées selon la structure de l'arbre d'accès (au moyen d'une interpolation polynomiale pour les nœuds à seuil) afin de récupérer la clé de chiffrement du message.

La différence fondamentale entre le CP-ABE et le KP-ABE est la partie qui spécifie la politique d'accès : le chiffreur (CP-ABE) ou l'autorité de gestion des clés (KP-ABE). Dans le CP-ABE, le chiffreur décide : « ce document exige rôle=Médecin AND service=Cardiologie ». Dans le KP-ABE, l'autorité décide : « cet utilisateur peut déchiffrer tout ce qui est étiqueté {médical, données-patient} ». Le choix dépend de la partie qui doit contrôler l'accès.

Le CP-ABE est privilégié lorsque le chiffreur doit spécifier le contrôle d'accès. Dans le stockage en nuage, le propriétaire du fichier sait qui doit y accéder au moment du chiffrement. Il intègre la politique au texte chiffré et le téléverse. L'autorité de gestion des clés délivre des clés génériques fondées sur les attributs. Ce modèle correspond au contrôle d'accès traditionnel, dans lequel les propriétaires des données contrôlent leurs données : l'autorité certifie uniquement la possession des attributs, et non les décisions d'accès pour chaque fichier.

Le KP-ABE est privilégié lorsque l'autorité accorde un accès fondé sur des capacités. Dans la distribution de contenu, une entreprise médiatique délivre des clés à ses abonnés. Une clé d'abonné privilégié peut intégrer la politique « peut déchiffrer le contenu étiqueté {privilégié} OR {standard} », tandis qu'un abonné de base reçoit « peut déchiffrer {standard} ». Le chiffreur se contente d'étiqueter le contenu selon son type ; l'autorité contrôle ce à quoi chaque abonné peut accéder au moyen des politiques intégrées à ses clés.

Le CP-ABE et le KP-ABE trouvent tous deux leur origine dans l'IBE flou, introduit par Sahai et Waters en 2005. L'IBE flou utilise une identité comme ensemble d'attributs et autorise le déchiffrement lorsque les ensembles d'attributs de l'expéditeur et du destinataire se recouvrent sur au moins t attributs. L'IBE flou est un cas particulier du KP-ABE où la politique est une porte à seuil portant sur les attributs d'identité. Il s'agissait de la première construction à utiliser des attributs pour le contrôle d'accès.

ABE à double politique (DP-ABE) combine CP-ABE et KP-ABE dans un même schéma. Le texte chiffré et la clé utilisateur contiennent tous deux des politiques d'accès. Le déchiffrement exige que les attributs du texte chiffré satisfassent la politique de la clé ET que les attributs de la clé satisfassent la politique du texte chiffré. DP-ABE est utile pour exprimer des contraintes mutuelles, par exemple : « ce document exige des qualifications médicales ET est réservé aux abonnés de la région EMEA ».

ABE standard repose sur une seule autorité de confiance qui délivre toutes les clés d'attributs. L'ABE multi-autorités (MA-ABE) répartit la délivrance des attributs entre plusieurs autorités indépendantes. Différentes organisations peuvent délivrer des attributs dans leur domaine (un hôpital délivre rôle=Médecin, un ordre des pharmaciens délivre licence=Pharmacien) sans coopérer entre elles. Cela élimine le point de confiance unique et permet un contrôle d'accès interorganisationnel. Chase (2007) a proposé la première construction de MA-ABE.

Bien que l'ABE n'ait pas été normalisée par NIST ou ISO, elle est déployée dans des prototypes de recherche et certains produits. IBM Research a réalisé un prototype d'ABE pour le partage de données dans le domaine de la santé. Zeutro a commercialisé CP-ABE pour la sécurité des données d'entreprise. Microsoft Research a étudié KP-ABE pour la gestion des droits numériques. Les principaux obstacles à une adoption plus large sont les performances (opérations de couplage) et la complexité de la gestion des autorités d'attributs à grande échelle.

La sécurité de KP-ABE exige qu'un utilisateur ne puisse pas déchiffrer des textes chiffrés dont l'ensemble d'attributs ne satisfait pas la politique de sa clé. Plus précisément, aucune coalition d'utilisateurs disposant d'ensembles d'attributs disjoints ne doit pouvoir combiner ses clés pour déchiffrer un texte chiffré qu'aucun d'entre eux n'aurait pu déchiffrer seul. Cette propriété de résistance à la collusion distingue l'ABE des systèmes plus simples fondés sur les attributs et exige une conception rigoureuse du schéma ; elle est démontrée sous des hypothèses fondées sur les couplages, telles que DBDH.

KP-ABE intègre les politiques dans les clés utilisateur (délivrées par l'autorité) ; les textes chiffrés contiennent les ensembles d'attributs. La construction de Goyal et al. (2006) est la construction fondatrice. CP-ABE est privilégiée lorsque les chiffreurs contrôlent la politique (stockage en nuage) ; KP-ABE, lorsque les autorités accordent des capacités (distribution de contenu). L'IBE floue de Sahai-Waters (2005) en est le précurseur commun. L'ABE multi-autorités répartit la délivrance des clés entre les organisations, éliminant les points de confiance uniques. La résistance à la collusion est une propriété de sécurité essentielle qui distingue l'ABE des schémas plus simples.