FAME 和增强型基于属性的安全性

1. 引言

使用 CP-ABE（Cipher Policy — Attributed-Based Encryption，密文策略-基于属性的加密），可以根据策略和一组属性生成加密密钥。Shashank Agrawal 和 Melissa Chase 2017年论文《FAME: Fast Attribute-based Message Encryption》（发表于 2017 ACM SIGSAC Conference）中所提出的FAME算法，就是一种CP-ABE。

FAME 使用Type-III pairing groups（如 BNS256），这是最有效的密码学配对。FAME具有以下主要特点：

对策略或属性集的大小没有限制。
允许将任意字符串用作属性。
仅需少量的配对即可解密。
在标准硬度假设下满足自然安全性要求。

通过FAME，可创建一个密文策略以及一个公钥对：

 a := abe.NewFAME ( ) 
// 密钥对
pk, sk, err := a.GenerateMasterKeys ( )

接下来，可实施策略来生成 MSP（monotone span programs，单调跨度程序）：

policy:="((Edinburgh AND NHS) OR (Glasgow AND SOCIAL)) AND GOV"msp, err := abe.BooleanToMSP(policy, false)

在这种情况下，需要证明是“Edinburgh and part of the NHS”，或者“ Glasgow and part of social care (SOCIAL)”。除此之外，还需要证明“part of the government (GOV)”。然后可以使用该公钥和该策略加密一条消息 (msg)：

 cipher, err := a.Encrypt(msg, msp, pk)

该密文只能使用私钥和正确的属性才能解密：

 gamma := strings.Split(attributes, " ")keys, err := a.GenerateAttribKeys(gamma, sk)msgCheck, err := a.Decrypt(cipher, keys, pk)

完整代码见https://asecuritysite.com/abe/go_abe02：

package mainimport ("fmt""os""github.com/fentec-project/gofe/abe""strings"
)func main() {policy:="((Edinburgh AND NHS) OR (Glasgow AND SOCIAL)) AND GOV"attributes:="Edinburgh NHS Glasgow GOV"msg:="Hello"argCount := len(os.Args[1:])if (argCount>0) { msg= (os.Args[1]) }if (argCount>1) { policy= (os.Args[2]) }if (argCount>2) { attributes= (os.Args[3]) }a := abe.NewFAME()// Key Pairpk, sk, err := a.GenerateMasterKeys()if err != nil {fmt.Printf("Failed to generate master keys: %v", err)}msp, err := abe.BooleanToMSP(policy, false)if err != nil {fmt.Printf("Failed to generate the policy: %v", err)}cipher, err := a.Encrypt(msg, msp, pk)if err != nil {fmt.Printf("Failed to encrypt: %v", err)}gamma := strings.Split(attributes, " ")// generate keys for decryption for an entity with attributeskeys, err := a.GenerateAttribKeys(gamma, sk)if err != nil {fmt.Printf("Failed to generate keys: %v", err)}// decrypt the ciphertextmsgRecovered, err := a.Decrypt(cipher, keys, pk)if err != nil {fmt.Printf("Failed to decrypt: %v", err)}fmt.Printf("Attributes: %v\nPolicy %v\n\n",attributes,policy)fmt.Printf("Message: %v\nRecovered %v",msg, msgRecovered)
}

对于正确的属性，有：

Attributes: Edinburgh Glasgow GOVPolicy (Edinburgh OR Glasgow) AND GOV
Message: Hello
Recovered Hello

对于不正确的属性，有：

Failed to decrypt: provided key is not sufficient for decryption
Attributes: Edinburgh Glasgow
Policy (Edinburgh OR Glasgow) AND GOV
Message: Hello
Recovered

其它示例有：