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支持数据敏感度分级的属性访问控制方案

网络安全与数据治理

张绮文1，袁凌云1,2，王孜冉1

1.云南师范大学信息学院; 2.云南师范大学民族教育信息化教育部重点实验室

摘要： 在大数据时代，数据的多源异构性为数据安全管理带来了严峻挑战，同时基于传统密文策略的属性基加密（CP-ABE）方案中仍然存在用户属性撤销性能低下等问题，面向敏感数据群体，提出一种支持数据敏感度分级的属性访问控制方案。首先，设计数据敏感度分级分类策略，对数据进行精准的敏感度评估和分级，为不同敏感度数据提出了差异化的加密策略；在此基础上，结合变色龙哈希（Chameleon Hash）技术，利用其陷门碰撞特点实现CP-ABE加密用户属性的可撤销性，并证明了该方案在一般群模型和随机预言模型下满足IND-CPA安全。性能分析与实验结果表明，所提方案提高了数据存储和加密的效率，降低了链上存储负荷，减少了用户属性撤销时的计算成本，极大地提高了数据管理的灵活性和安全性。

關鍵詞： 数据分级分类属性基加密属性撤销变色龙哈希区块链

中圖分類號：TP393.08;TP309文獻標識碼：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.10.004
引用格式：張綺文，袁凌云，王孜冉.支持數據敏感度分級的屬性訪問控制方案［J］.網絡安全與數據治理，2024，43（10）：20-27.

Attribute access control scheme supporting data sensitivity grading

Zhang Qiwen1, Yuan Lingyun1,2,Wang Ziran1

1.College of Information Science & Technology, Yunnan Normal University; 2.Key Laboratory of Educational Information for Nationalities, Ministry of Education, Yunnan Normal University

Abstract： In the era of big data, heterogeneous data from multiple sources brings severe challenges to data security management. At the same time, the attributebased encryption scheme for traditional ciphertext strategies exhibits poor performance in terms of user attribute revocation. Aiming at these problems, an attribute access control scheme that classifies data sensitivity for sensitive data groups is proposed in the paper. Firstly, we establish a data sensitivity classification and grading strategy. Then, we accurately assess and classify data sensitivity and propose differentiated encryption strategies for data with varying sensitivities. Additionally, we achieve the revocability of CP-ABE encrypted user attributes based on the trapdoor collision feature of chameleon hash algorithm. The scheme is proven to satisfy IND-CPA security under the general group and random oracle models. Furthermore, performance analysis and experimental results show that the proposed scheme can improve the efficiency of data storage and encryption, reduce the burden of blockchain storage and computational costs when user attributes are revoked. As a result, this scheme dramatically improves the flexibility and security of data management.

Key words : data hierarchical classification; attribute-based encryption; attribute revocation; chameleon hashing; blockchain

引言

隨著數字化技術的迅速發展和廣泛應用，數據已成為企業運營的核心要素。然而，在大數據時代下，數據的多源異構性給數據管理帶來了新的挑戰。數據來源于各種傳感器、社交媒體、互聯網等多個渠道，其結構、格式和質量的差異給數據整合、處理和分析帶來了困難。與此同時，隨著數據流動性的增加，數據的安全性面臨著更加嚴峻的挑戰，如何保護數據隱私和確保數據安全成為了亟待解決的重要問題。

在這一背景下，政府加強了數據安全法規的建設，實施了分級管理和國家監管，通過《網絡安全法》《數據安全管理辦法》和《個人信息保護法（草案）》等法律，強化了數據的分類分級保護，以保障數據的隱私和安全性。盡管我國已經采取了多項措施確保數據安全和隱私保護，但在不同的應用場景中，數據隱私和敏感度的差異性依然顯著，這導致了數據價值釋放的多樣性。在對數據安全性要求較高的場景中，保護數據的隱私和安全是關鍵；而在其他場合，開放共享和利用數據則是推動創新和發展的重要途徑。然而，目前的數據分類和分級機制往往不能很好地適應各種數據特性，存在安全、隱私保護與數據敏感度之間不匹配的問題。因此需要進一步優化現有的機制，以更好地平衡數據的安全性、隱私保護和價值利用。

為了解決上述問題，本文提出一種面向數據敏感度分級的屬性訪問控制方案，首先，對數據進行敏感度評估和分級，并提出一種差異化的加密策略；其次，基于變色龍哈希（Chameleon Hash）優化基于密文策略的屬性基加密（Ciphertext Policy AttributeBased Encryption,CPABE），實現CPABE加密用戶屬性的可撤銷性，為高敏感數據加密提供一種新的解決方案。

本文詳細內容請下載：

http://www.tom3567.com/resource/share/2000006192

作者信息：

張綺文1，袁凌云1,2，王孜冉1

（1.云南師范大學信息學院,云南昆明650500;

2.云南師范大學民族教育信息化教育部重點實驗室,云南昆明650500)

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