基于CP-ABE的访问控制研究

        (4)解密算法输入系统公共参数PK、用访问结构A加密的密文CT，及对应于属性集合S的解密密钥KS。如果属性集合S满足访问结构T，则输出消息M。

　　CP-ABE访问控制设计

　　属性集合的表达

　　将授权管理基础设施(Privilege Management Infrastructure，PMI)应用到设计方案中，利用PMI的属性证书(Attribute Certificate，AC)来描述CP-ABE中的属性集合，并支持分布式、可授权、可推导等特性，支持属性授权能力应遵守约束限制，完全适用于分布和开放的网络应用环境。

　　用户通过属性来描述，用属性证书AC作为用户属性的凭证。属性证书AC根据用户提交的描述信息生成，并采用颁发者的IBE私钥签名。AC采用国际标准的X.509 V4证书格式及抽象语法符号(Abstract Syntax Notation One，ANS.1)的编码格式来描述。

　　访问结构的表达

　　利用可扩展的标记语言(eXtensible Markup Language，XML)文档记录CP-ABE中的访问结构。信息发布者定义能够共享信息的用户。由授权用户应该满足的条件形成的XML文档，经加密后，再存储到属性描述符证书(Attribute Descriptor Certificate，ADC)中。

　　访问结构的安全性处理

　　访问结构决定了哪些是授权用户，哪些是非授权用户，所以一旦访问结构被窃取，整个的访问控制就失去了意义。为了保证访问结构的安全，方案对描述访问结构的XML文件加以防护，利用发布人的私钥签名、系统的公钥加密，保证访问结构XML文件的不可抵赖性与不被篡改，保证传输中不被窃取。

　　利用属性描述符证书ADC来存储最后形成的XML访问结构文件，即将文件内容拷贝到ADC的扩展域PrivilegePolicyIdentifier属性值中。

　　访问控制模型

　　方案采用可扩展访问控制标记语言(eXtensible Access Control Markup Language，XACML)来构建访问控制模型。XACML是一种基于属性访问控制模型的策略描述语言及协议栈，它采用树状分层嵌套结构定义访问权限。

　　属性描述符证书ADC中存储的访问结构是访问控制策略的主要组成部分，除此之外，访问控制策略还包括环境和策略约束等条件，这些以XACML策略文件的方式存储，纳入XACML控制模型来处理。

　　基于XACML的访问控制模型如图1所示。

　　方案应用

　　文中的方案在笔者单位开发的项目《婴幼儿在线专家诊断系统》和《基于PMI的内网安全系统》加以应用。这两个项目分别受到《基于Windows Mobile的移动终端安全技术研究》、《PMI多访问控制机制的细粒度授权服务系统》与《河北省食品安全协调指挥系统》的资助。其中，《婴幼儿在线专家诊断系统》利用该方案使得婴幼儿发育信息只对特定人群可见，且特定人群只须满足某种条件，而不必具体地一一指定，避免了因为不能列举共享人群而带来的信息难以共享的问题。而《基于PMI的内网安全系统》利用该方案进行访问控制，避免了原方案在采用PKI进行信息共享时，信息提供者需要先列出所有共享用户，再实行一对一加密，而导致的加密次数多、共享延迟、用户隐私被侵犯等问题。

　　结束语

　　本文通过分析基于公钥的传统加密机制在访问控制中面临的困境，以及CP-ABE所具有的种种优点，建立了基于CP-ABE的访问控制方式。通过实际应用表明，该方案在保证访问控制安全性与用户隐私的前提下，对共享数据进行细粒度的访问控制，降低了共享处理的开销和加密次数，从而进一步证明了该方案的正确性与优越性。作为下一步工作，可以针对网格计算、云计算等大规模分布式网络应用环境下的数据隔离及身份验证、授权、访问控制和审计等安全问题进行有针对性的优化、扩展研究，使该方案能够在安全性、时间复杂度上表现出更好的性能。

　　参考文献：

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