ABE ตามนโยบายกุญแจ (KP-ABE) และการเปรียบเทียบ

ในการเข้ารหัสตามแอตทริบิวต์แบบนโยบายกุญแจ (KP-ABE) หน่วยงานออกกุญแจจะฝังนโยบายการเข้าถึงไว้ในกุญแจลับของผู้ใช้ ส่วนข้อความเข้ารหัสจะบรรจุชุดแอตทริบิวต์ การถอดรหัสจะสำเร็จเมื่อชุดแอตทริบิวต์ของข้อความเข้ารหัสตรงตามนโยบายที่เข้ารหัสไว้ในกุญแจของผู้ใช้ หน่วยงานจะมอบความสามารถในการถอดรหัสโดยเลือกว่านโยบายใดจะถูกฝังไว้ในกุญแจของผู้ใช้แต่ละราย

โครงสร้าง KP-ABE พื้นฐานได้รับการนำเสนอโดยโกยัล แพนดี ซาไฮ และวอเทอร์สในปี 2006 โครงสร้างนี้ใช้ต้นไม้การเข้าถึง ซึ่งใบไม้เป็นแอตทริบิวต์และโหนดภายในเป็นเกตเกณฑ์ หน่วยงานออกกุญแจจะแปลงต้นไม้การเข้าถึงเป็นโครงร่างการแบ่งปันความลับเชิงเส้น และเข้ารหัสส่วนแบ่งของความลับหลักไว้ในกุญแจของผู้ใช้ การเข้ารหัสทำได้ง่าย เพียงเลือกความลับสุ่ม y และแจกจ่ายส่วนแบ่งให้กับแอตทริบิวต์แต่ละรายการในข้อความเข้ารหัส

ใน KP-ABE ของโกยัลและคณะ การถอดรหัสทำงานโดยรวมองค์ประกอบที่เข้ารหัสตามแอตทริบิวต์เข้ากับส่วนแบ่งในกุญแจด้วยการดำเนินการจับคู่ สำหรับโหนดใบไม้แต่ละโหนดที่สอดคล้องกับแอตทริบิวต์ซึ่งมีอยู่ในข้อความเข้ารหัส ผู้ใช้จะคำนวณการจับคู่ จากนั้นค่าต่าง ๆ จะถูกรวมตามโครงสร้างต้นไม้การเข้าถึง โดยใช้การอินเตอร์โพเลชันพหุนามสำหรับโหนดเกณฑ์ เพื่อกู้คืนกุญแจเข้ารหัสข้อความ

ความแตกต่างพื้นฐานระหว่าง CP-ABE และ KP-ABE คือผู้ใดเป็นผู้กำหนดนโยบายการเข้าถึง ได้แก่ ผู้เข้ารหัสในกรณี CP-ABE หรือหน่วยงานออกกุญแจในกรณี KP-ABE ใน CP-ABE ผู้เข้ารหัสจะตัดสินใจว่า "เอกสารนี้ต้องใช้ บทบาท=แพทย์ AND แผนก=โรคหัวใจ" ใน KP-ABE หน่วยงานจะตัดสินใจว่า "ผู้ใช้นี้สามารถถอดรหัสสิ่งใดก็ตามที่ติดป้ายกำกับด้วย {การแพทย์, ข้อมูลผู้ป่วย} ได้" การเลือกขึ้นอยู่กับว่าฝ่ายใดควรเป็นผู้ควบคุมการเข้าถึง

ควรเลือก CP-ABE เมื่อผู้เข้ารหัสควรเป็นผู้กำหนดการควบคุมการเข้าถึง ในพื้นที่จัดเก็บข้อมูลบนคลาวด์ เจ้าของไฟล์ทราบตั้งแต่เวลาที่เข้ารหัสว่าใครควรเข้าถึงไฟล์ของตน เจ้าของไฟล์จะฝังนโยบายไว้ในข้อความเข้ารหัสแล้วอัปโหลด จากนั้นหน่วยงานออกกุญแจจะออกกุญแจแอตทริบิวต์ทั่วไป รูปแบบนี้สอดคล้องกับการควบคุมการเข้าถึงแบบดั้งเดิม ซึ่งเจ้าของข้อมูลเป็นผู้ควบคุมข้อมูลของตนเอง ส่วนหน่วยงานมีหน้าที่เพียงรับรองความเป็นเจ้าของแอตทริบิวต์ ไม่ได้ตัดสินใจเรื่องการเข้าถึงไฟล์แต่ละไฟล์

ควรเลือก KP-ABE เมื่อหน่วยงานเป็นผู้มอบสิทธิ์การเข้าถึงตามความสามารถ ในการเผยแพร่เนื้อหา บริษัทสื่อจะออกกุญแจให้ผู้สมัครสมาชิก กุญแจของผู้สมัครสมาชิกระดับพรีเมียมอาจฝังนโยบายว่า "สามารถถอดรหัสเนื้อหาที่ติดป้ายกำกับด้วย {พรีเมียม} OR {มาตรฐาน} ได้" ขณะที่ผู้สมัครสมาชิกรายพื้นฐานจะได้รับนโยบายว่า "สามารถถอดรหัส {มาตรฐาน} ได้" ผู้เข้ารหัสเพียงติดป้ายกำกับเนื้อหาตามประเภทของเนื้อหา ส่วนหน่วยงานจะควบคุมสิ่งที่ผู้สมัครสมาชิกแต่ละรายเข้าถึงได้ผ่านนโยบายในกุญแจของผู้สมัครสมาชิก

ทั้ง CP-ABE และ KP-ABE มีต้นกำเนิดย้อนกลับไปถึง IBE แบบคลุมเครือ ซึ่งซาไฮและวอเทอร์สนำเสนอในปี 2005 IBE แบบคลุมเครือใช้ข้อมูลระบุตัวตนในรูปแบบชุดแอตทริบิวต์ และอนุญาตให้ถอดรหัสได้เมื่อชุดแอตทริบิวต์ของผู้ส่งและผู้รับมีสมาชิกซ้ำกันอย่างน้อย t รายการ IBE แบบคลุมเครือเป็นกรณีเฉพาะของ KP-ABE ซึ่งนโยบายเป็นเกตเกณฑ์เหนือแอตทริบิวต์ของข้อมูลระบุตัวตน นี่เป็นโครงสร้างแรกที่ใช้แอตทริบิวต์เพื่อควบคุมการเข้าถึง

ABE แบบสองนโยบาย (DP-ABE) รวมทั้ง CP-ABE และ KP-ABE ไว้ในโครงร่างเดียวกัน ทั้งไซเฟอร์เท็กซ์และกุญแจผู้ใช้ต่างมีนโยบายการเข้าถึง การถอดรหัสต้องอาศัยทั้งแอตทริบิวต์ของไซเฟอร์เท็กซ์ที่เป็นไปตามนโยบายของกุญแจ AND แอตทริบิวต์ของกุญแจที่เป็นไปตามนโยบายของไซเฟอร์เท็กซ์ DP-ABE มีประโยชน์สำหรับการแสดงข้อจำกัดร่วมกัน เช่น "เอกสารนี้ต้องใช้ข้อมูลรับรองทางการแพทย์ AND ต้องเป็นสมาชิกในภูมิภาค EMEA เท่านั้น"

ABE มาตรฐานมีหน่วยงานที่เชื่อถือได้เพียงแห่งเดียวซึ่งออกกุญแจแอตทริบิวต์ทั้งหมด ABE แบบหลายหน่วยงาน (MA-ABE) กระจายการออกแอตทริบิวต์ไปยังหน่วยงานอิสระหลายแห่ง องค์กรต่าง ๆ สามารถออกแอตทริบิวต์ในขอบเขตของตนได้ เช่น โรงพยาบาลออกบทบาท=แพทย์ และสภาเภสัชกรรมออกใบอนุญาต=เภสัชกร โดยไม่ต้องร่วมมือกัน วิธีนี้ขจัดจุดที่ต้องพึ่งพาความไว้วางใจเพียงจุดเดียว และทำให้ควบคุมการเข้าถึงข้ามองค์กรได้ Chase (2007) เสนอการสร้าง MA-ABE ครั้งแรก

แม้ ABE จะยังไม่ได้รับการกำหนดมาตรฐานโดย NIST หรือ ISO แต่ก็มีการนำไปใช้ในต้นแบบการวิจัยและผลิตภัณฑ์บางรายการ IBM Research ได้สร้างต้นแบบ ABE สำหรับการแบ่งปันข้อมูลด้านการแพทย์ Zeutro ทำ CP-ABE ให้เป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์สำหรับการรักษาความปลอดภัยข้อมูลระดับองค์กร Microsoft Research ได้ศึกษา KP-ABE สำหรับการจัดการสิทธิ์ดิจิทัล อุปสรรคหลักต่อการนำไปใช้ในวงกว้างขึ้นคือประสิทธิภาพ (การดำเนินการจับคู่) และความซับซ้อนในการจัดการหน่วยงานผู้ออกแอตทริบิวต์ในระดับใหญ่

ความปลอดภัยของ KP-ABE กำหนดว่าผู้ใช้ต้องไม่สามารถถอดรหัสไซเฟอร์เท็กซ์ที่ชุดแอตทริบิวต์ไม่เป็นไปตามนโยบายของกุญแจตนเองได้ กล่าวอย่างเจาะจงยิ่งขึ้น กลุ่มผู้ใช้ที่มีชุดแอตทริบิวต์ไม่ทับซ้อนกันต้องไม่สามารถนำกุญแจของตนมารวมกันเพื่อถอดรหัสไซเฟอร์เท็กซ์ที่ไม่มีผู้ใดในกลุ่มถอดรหัสได้เพียงลำพัง คุณสมบัติการต้านทานการสมรู้ร่วมคิดนี้ทำให้ ABE แตกต่างจากระบบที่อาศัยแอตทริบิวต์แบบง่ายกว่า และจำเป็นต้องออกแบบโครงร่างอย่างรอบคอบ โดยพิสูจน์คุณสมบัตินี้ได้ภายใต้สมมติฐานที่อาศัยการจับคู่ เช่น DBDH

ใน KP-ABE นโยบายการเข้าถึงอยู่ที่ใด

KP-ABE ฝังนโยบายไว้ในกุญแจผู้ใช้ (ซึ่งออกโดยหน่วยงาน) ส่วนไซเฟอร์เท็กซ์จะมีชุดแอตทริบิวต์ Goyal และคณะในปี 2006 เสนอการสร้างพื้นฐาน CP-ABE เหมาะเมื่อผู้เข้ารหัสเป็นผู้ควบคุมนโยบาย (เช่น พื้นที่จัดเก็บบนคลาวด์) ส่วน KP-ABE เหมาะเมื่อหน่วยงานเป็นผู้มอบสิทธิ์ Fuzzy IBE โดย Sahai-Waters ในปี 2005 เป็นแนวคิดต้นแบบที่ใช้กันทั่วไป ABE แบบหลายหน่วยงานกระจายการออกกุญแจไปยังองค์กรต่าง ๆ จึงขจัดจุดที่ต้องพึ่งพาความไว้วางใจเพียงจุดเดียว การต้านทานการสมรู้ร่วมคิดเป็นคุณสมบัติด้านความปลอดภัยสำคัญที่ทำให้ ABE แตกต่างจากโครงร่างที่ง่ายกว่า