Anahtar Politikası ABE (KP-ABE) ve Karşılaştırma

Anahtar Politikası Tabanlı Öznitelik Tabanlı Şifrelemede (KP-ABE), erişim politikası anahtar yetkilisi tarafından kullanıcının gizli anahtarına gömülür; şifreli metinler ise öznitelik kümeleri taşır. Şifre çözme, şifreli metnin öznitelik kümesi kullanıcının anahtarında kodlanan politikayı karşıladığında başarılı olur. Yetkili, her kullanıcının anahtarına hangi politikayı gömeceğini seçerek şifre çözme yeteneklerini belirler.

Temel KP-ABE yapısı, Goyal, Pandey, Sahai ve Waters tarafından 2006'da sunulmuştur. Bu yapı, yapraklarında özniteliklerin, iç düğümlerinde ise eşik kapılarının bulunduğu erişim ağaçlarını kullanır. Anahtar yetkilisi, erişim ağacını doğrusal bir gizli paylaşım şemasına dönüştürür ve ana gizli anahtarın paylarını kullanıcının anahtarına kodlar. Şifreleme basittir: rastgele bir gizli y seçilir ve paylar şifreli metindeki her özniteliğe dağıtılır.

Goyal ve diğerlerinin KP-ABE yapısında şifre çözme, özniteliklerle şifrelenmiş bileşenlerin anahtarın paylarıyla eşleme işlemleri kullanılarak birleştirilmesiyle gerçekleştirilir. Şifreli metinde bulunan bir özniteliğe karşılık gelen her yaprak düğüm için kullanıcı bir eşleme hesaplar. Bu değerler, mesaj şifreleme anahtarını geri elde etmek üzere erişim ağacının yapısına göre (eşik düğümleri için polinom aradeğerleme kullanılarak) birleştirilir.

CP-ABE ile KP-ABE arasındaki temel fark, erişim politikasını kimin belirlediğidir: şifreleyici (CP-ABE) veya anahtar yetkilisi (KP-ABE). CP-ABE'de şifreleyici "bu belge için rol=Doktor AND bölüm=Kardiyoloji gerekir" kararını verir. KP-ABE'de yetkili, "bu kullanıcı {tıbbi, hasta-verisi} ile etiketlenmiş her şeyin şifresini çözebilir" kararını verir. Seçim, erişimi hangi tarafın denetlemesi gerektiğine bağlıdır.

Şifreleyicinin erişim denetimini belirlemesi gerektiğinde CP-ABE tercih edilir. Bulut depolamada dosya sahibi, şifreleme sırasında dosyasına kimin erişmesi gerektiğini bilir. Politikayı şifreli metne gömer ve dosyayı yükler. Anahtar yetkilisi genel öznitelik anahtarları verir. Bu model, veri sahiplerinin kendi verilerini denetlediği geleneksel erişim denetimiyle uyumludur; yetkili yalnızca öznitelik sahipliğini doğrular, dosya bazında erişim kararlarını vermez.

Yetkilinin yetenek tabanlı erişim vermesi gerektiğinde KP-ABE tercih edilir. İçerik dağıtımında bir medya şirketi abonelere anahtarlar verir. Üst düzey bir abonenin anahtarına "{üst düzey} VEYA {standart} etiketli içeriğin şifresini çözebilir" politikası gömülebilirken temel bir abonenin anahtarına "{standart} etiketli içeriğin şifresini çözebilir" politikası gömülür. Şifreleyici, içeriği yalnızca türüyle etiketler; yetkili ise her abonenin neye erişebileceğini anahtarlarındaki politikalarla denetler.

Hem CP-ABE hem de KP-ABE kökenini, Sahai ve Waters tarafından 2005'te tanıtılan Bulanık IBE'ye dayandırır. Bulanık IBE, kimliği bir öznitelik kümesi olarak kullanır ve göndericinin öznitelik kümesiyle alıcının öznitelik kümesi en az t öznitelikte kesiştiğinde şifre çözmeye izin verir. Bulanık IBE, politikanın kimlik öznitelikleri üzerinde bir eşik kapısı olduğu KP-ABE'nin özel bir durumudur. Erişim denetimi için öznitelikleri kullanan ilk yapı olmuştur.

Çift politikaya sahip ABE (DP-ABE), CP-ABE ile KP-ABE'yi tek bir şemada birleştirir. Hem şifreli metin hem de kullanıcı anahtarı erişim politikaları içerir. Şifre çözme işlemi için şifreli metnin özniteliklerinin anahtarın politikasını VE anahtarın özniteliklerinin şifreli metnin politikasını karşılaması gerekir. DP-ABE, "bu belge tıbbi kimlik bilgileri gerektirir VE yalnızca EMEA bölgesindeki aboneler erişebilir" gibi karşılıklı kısıtlamaları ifade etmek için kullanışlıdır.

Standart ABE'de tüm öznitelik anahtarlarını veren tek bir güvenilir otorite bulunur. Çok otoriteli ABE (MA-ABE), öznitelik verme işlemini birden fazla bağımsız otorite arasında dağıtır. Farklı kuruluşlar, iş birliği yapmadan kendi alanlarındaki öznitelikleri verebilir (hastane rol=Doktor, eczacılık kurulu lisans=Eczacı özniteliğini verir). Bu, tek güven noktası sorununu ortadan kaldırır ve kuruluşlar arası erişim denetimini mümkün kılar. Chase (2007), ilk MA-ABE yapısını önermiştir.

ABE, NIST veya ISO tarafından standartlaştırılmamış olsa da araştırma prototiplerinde ve bazı ürünlerde kullanılmaktadır. IBM Araştırma, sağlık hizmetlerinde veri paylaşımı için ABE prototipi geliştirmiştir. Zeutro, kurumsal veri güvenliği için CP-ABE'yi ticarileştirmiştir. Microsoft Araştırma, dijital hak yönetimi için KP-ABE'yi incelemiştir. Daha geniş çapta benimsenmesinin önündeki başlıca engeller, başarım (eşleme işlemleri) ve öznitelik otoritelerini büyük ölçekte yönetmenin karmaşıklığıdır.

KP-ABE güvenliği, bir kullanıcının öznitelik kümesi kendi anahtarının politikasını karşılamayan şifreli metinlerin şifresini çözememesini gerektirir. Daha kesin olarak, ayrık öznitelik kümelerine sahip hiçbir kullanıcı grubu, üyelerinden hiçbirinin tek başına çözemeyeceği bir şifreli metnin şifresini çözmek için anahtarlarını birleştirememelidir. Bu birleşme saldırılarına dayanıklılık özelliği, ABE'yi daha basit öznitelik tabanlı sistemlerden ayırır ve dikkatli bir şema tasarımı gerektirir; bu özellik DBDH gibi eşlemeye dayalı varsayımlar altında kanıtlanmıştır.

KP-ABE'de erişim politikası nerede bulunur?

KP-ABE, politikaları kullanıcı anahtarlarına gömer (otorite tarafından verilir); şifreli metinler öznitelik kümelerini taşır. Goyal ve diğerlerinin 2006 tarihli çalışması, temel yapıdır. Şifreleyen tarafın politikayı denetlediği durumlarda (bulut depolama) CP-ABE; otoritelerin yetkiler verdiği durumlarda (içerik dağıtımı) KP-ABE tercih edilir. Sahai-Waters'ın 2005 tarihli Bulanık IBE çalışması yaygın öncüdür. Çok otoriteli ABE, anahtar verme işlemini kuruluşlar arasında dağıtarak tek güven noktalarını ortadan kaldırır. Birleşme saldırılarına dayanıklılık, ABE'yi daha basit şemalardan ayıran temel bir güvenlik özelliğidir.