前言
密碼是保障網(wǎng)絡(luò)安全的核心技術(shù)和基礎(chǔ)支撐，在維護(hù)國(guó)家安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、保護(hù)人民群眾利益中發(fā)揮著不可替代的重要作用。“云物移大智”的蓬勃發(fā)展，5G、智慧城市、互聯(lián)網(wǎng) + 政務(wù)服務(wù)的全力推進(jìn)，離不開(kāi)用密碼技術(shù)來(lái)保障網(wǎng)絡(luò)安全、保護(hù)數(shù)據(jù)安全、保證網(wǎng)上誠(chéng)信，需要密碼學(xué)與其他學(xué)科深入合作，需要密碼產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)的深度融合，需要產(chǎn)學(xué)研管用的真誠(chéng)協(xié)作，需要全社會(huì)共同傳播密碼知識(shí)與政策、研究密碼應(yīng)用技術(shù)、推進(jìn)密碼應(yīng)用方案。
摘 要
隨著第五代移動(dòng)通信（Fifth Generation：5G）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善，5G 在各個(gè)領(lǐng)域受到前所未有的關(guān)注，然而 5G 依然面臨一些安全挑戰(zhàn)。針對(duì) 5G 終端的接入安全和數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，指出合適的密碼技術(shù)解決方案。對(duì)于接入認(rèn)證問(wèn)題，可以采用無(wú)證書(shū)密碼體制、基于同態(tài)加密的數(shù)據(jù)聚合機(jī)制，以及基于身份的聚合簽密等密碼技術(shù)來(lái)解決。對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和共享安全問(wèn)題，可以采用屬性基加密和抗密鑰泄露技術(shù)來(lái)解決。隨著 5G 的商用，上述密碼技術(shù)與 5G 安全研究將具有重要的理論與實(shí)際意義。
00
引 言
隨著人們對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的性能和安全需求不斷提高，第五代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展迅猛并得到了前所未有的關(guān)注。5G 是為實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)而提出的新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G 技術(shù)越來(lái)越受到各行各業(yè)的關(guān)注，也成為學(xué)術(shù)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。在 5G 安全研究方面，3GPP、5G PPP、NGMN、ITU-2020 推進(jìn)組、愛(ài)立信、諾基亞和華為也發(fā)布了各自的 5G 安全需求白皮書(shū) 。
目前 5G 還處于發(fā)展的初期，面對(duì)的挑戰(zhàn)也各式各樣。未來(lái)的 5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將具有靈活性、開(kāi)放性和高度異構(gòu)性，不僅可以提供傳統(tǒng)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信，也有很多新的應(yīng)用案例，包括從車(chē)輛到車(chē)輛、車(chē)輛到基礎(chǔ)設(shè)施的通信、智能電網(wǎng)、智能城市以及智慧醫(yī)療等等。
大規(guī)模的設(shè)備使用異構(gòu)無(wú)線接入系統(tǒng)進(jìn)行通信，可能會(huì)導(dǎo)致許多互聯(lián)互通問(wèn)題，因此需要考慮安全性機(jī)制以及無(wú)縫切換等問(wèn)題。5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)，龐大的數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)中含有大量隱私和敏感信息，為了確保隱私不被泄漏，在終端受限的情況下，還需要考慮高效的數(shù)據(jù)與隱私保護(hù)技術(shù)。
總之，為了促進(jìn) 5G 的健康快速發(fā)展，有必要將 5G 和密碼學(xué)知識(shí) 相結(jié)合。在 5G 安全方面，接入認(rèn)證、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與共享等環(huán)節(jié)的安全問(wèn)題值得深入研究。
01
5G安全中的密碼學(xué)技術(shù)
1.1 無(wú)證書(shū)密碼體制
作為一種新型公鑰密碼體制，無(wú)證書(shū)密碼體制解決了基于身份密碼體制中固有的密鑰托管問(wèn)題，同時(shí)克服了傳統(tǒng)公鑰密碼體制所面臨的 復(fù) 雜 證 書(shū) 管 理 問(wèn) 題。Al-Riyami 和 Paterson在 2003 年的亞密會(huì)上首次提出了無(wú)證書(shū)的公鑰密碼體制，基于橢圓曲線上的雙線性對(duì)構(gòu)造了第一個(gè)無(wú)證書(shū)簽名方案。
Liu 等人 提出了一種基于無(wú)證書(shū)短簽名的匿名相互認(rèn)證方案，用于實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的車(chē)輛與路邊單元互相認(rèn)證，該方案在隨機(jī)預(yù)言機(jī)模型中的自適應(yīng)選擇消息攻擊下具有不可偽造性。
Yeh 等人 提出了一個(gè)新的無(wú)證書(shū)簽名方案，適用于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的資源受限的智能設(shè)備。
Jia 等人 指出 Yeh 等人的無(wú)證書(shū)簽名方案存在安全缺陷，說(shuō)明敵手可以冒充密鑰生成中心為任何用戶頒發(fā)部分私鑰而不被檢測(cè)到，而且該方案無(wú)法抵抗公鑰替換攻擊。
宋等人針對(duì)當(dāng)前車(chē)聯(lián)網(wǎng)中匿名認(rèn)證的安全性與效率問(wèn)題，提出一種基于非線性對(duì)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)無(wú)證書(shū)批量匿名認(rèn)證方案。該方案采用無(wú)證書(shū)無(wú)雙線性對(duì)運(yùn)算的批量認(rèn)證方式，計(jì)算與存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)較低，這對(duì)于高動(dòng)態(tài)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)有著重要意義。無(wú)證書(shū)簽名方案是在資源有限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中提供安全認(rèn)證的潛在方法之一，設(shè)計(jì)可證明安全且高效的無(wú)證書(shū)簽名方案值得進(jìn)一步研究。
1.2 基于同態(tài)加密的數(shù)據(jù)聚合技術(shù)
目前應(yīng)用最廣的同態(tài)加密技術(shù)是 Paillier 同態(tài)加密算法，其特性是對(duì)加密后得到的密文實(shí)施某種操作的結(jié)果。不過(guò)這種做法雖然實(shí)現(xiàn)了隱私保護(hù)，但不具備防偽性，敵手可以偽裝成用戶偽造密文或篡改密文發(fā)給上一級(jí)網(wǎng)點(diǎn)，敵手也可以偽裝成網(wǎng)點(diǎn)偽造聚合密文或者篡改密文發(fā)送給控制中心。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要把身份身份認(rèn)證技術(shù)融合到具有隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)聚合方案中。對(duì)于具有隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)聚合方案，現(xiàn)已有一些研究成果。Lu 等人 結(jié)合數(shù)字簽名技術(shù)，基于 Paillier 同態(tài)加密算法提出了一種適用 于 智 能 電 網(wǎng) 的 數(shù) 據(jù) 聚合方案；Zhang 等人 通過(guò)引入先哈希后點(diǎn)加的思想，提出了一個(gè)數(shù)據(jù)聚合方案；針對(duì)智能電網(wǎng)多級(jí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，周等人設(shè)計(jì)了一種多維數(shù)據(jù)聚合方案 。
1.3 聚合簽密技術(shù)
在 5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的接入認(rèn)證安全問(wèn)題也是 5G 網(wǎng)絡(luò)安全所需要考慮的一個(gè)基本問(wèn)題。簽密能夠在合理的邏輯步驟內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)消息的簽名和加密。隨著用戶終端數(shù)量的增長(zhǎng)，現(xiàn)有的接入認(rèn)證方式會(huì)引起系統(tǒng)資源消耗過(guò)大和信令擁塞，為了解決這些問(wèn)題可將基于身份的聚合簽密方案引入終端與網(wǎng)絡(luò)之間的認(rèn)證，由多個(gè)終端生成的多個(gè)簽密密文可聚合成一個(gè)密文，在提高認(rèn)證效率的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)機(jī)密性。
2009 年，Selvi 等人提出了一個(gè)基于身份的聚合簽密方案，并給出了形式化安全性證明 。Lu 等人提出一個(gè)基于雙線性對(duì)的無(wú)證書(shū)聚合簽密方案，但方案不具有公開(kāi)可驗(yàn)證性，且簽密和驗(yàn)證階段的雙線性運(yùn)算個(gè)數(shù)較多，計(jì)算效率不高。為了保護(hù)發(fā)送者的身份隱私，Hong 等人 提出了一個(gè)具有隱私保護(hù)的聚合簽密方案，并說(shuō)明了該方案在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。Cao 等人 利用聚合簽密技術(shù)高效地實(shí)現(xiàn)了 5G 環(huán)境下的設(shè)備認(rèn)證與數(shù)據(jù)安全傳輸。
1.4 屬性基加密技術(shù)
屬 性 基 加 密 (Attribute-Based Encryption: ABE) 的 概 念 由 Sahai 等 人 于 2005 年 提 出 。ABE 在保護(hù)數(shù)據(jù)機(jī)密性的同時(shí)能實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度的訪問(wèn)控制，根據(jù)訪問(wèn)策略的實(shí)現(xiàn)方式不同，ABE 分 為 密 鑰 策 略 下 的 ABE (Key-Policy ABE: KP-ABE) 和密文策略下的 ABE(Ciphertext-Policy ABE: CP-ABE) 兩大類(lèi) 。在云計(jì)算環(huán)境下，作為數(shù)據(jù)擁有者的用戶總是希望由自己來(lái)制定并實(shí)施訪問(wèn)策略。
CP-ABE 允許數(shù)據(jù)擁有者自己制定訪問(wèn)策略，然后將策略直接嵌入在數(shù)據(jù)密文中，當(dāng)且僅當(dāng)數(shù)據(jù)的使用者的屬性滿足訪問(wèn)控制策略時(shí)，數(shù)據(jù)使用者才能正確地解密密文，從而達(dá)到數(shù)據(jù)的細(xì)粒度訪問(wèn)控制。
為了使用戶能夠快速地找到所需的密文，Wang 等人 提出了支持關(guān)鍵字搜索的 ABE 方案；為了減少屬性授權(quán)中心的權(quán)力，文獻(xiàn) 研究了多中心的ABE 方案；為了提高用戶的效率，Li 等人 設(shè)計(jì)了具有外包解密功能的 ABE 方案；為了支持屬性的動(dòng)態(tài)撤銷(xiāo)，Cui 等人 提出了屬性可撤銷(xiāo)的 ABE 方案；為了緩解數(shù)據(jù)加密過(guò)程的計(jì)算負(fù)擔(dān)，文獻(xiàn)提出了支持離線計(jì)算的 ABE 方案；為了防止私鑰的濫用，Ning 等人提出了叛逆者可追蹤的 ABE 方案。
上述方案的訪問(wèn)控制策略是以明文的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，這樣可能會(huì)泄漏一些用戶的隱私，因此支持用戶屬性隱私保護(hù)的 ABE 方案值得進(jìn)一步研究。
1.5 抗泄漏加密技術(shù)
抗泄漏密碼學(xué)旨在設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)生活中安全的密碼方案，即在現(xiàn)實(shí)生活中能夠抵抗一定程度的邊信道攻擊的密碼學(xué)方案?？剐孤┟艽a方案的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了密碼學(xué)界研究的熱點(diǎn)。
2009 年Akavia 等人首次提出公鑰密碼體制下的抗邊信道攻擊方案 。緊接著 Alwen 等人也相繼提出新的抗泄漏公鑰加密機(jī)制，使新方案能抵抗更多泄漏并且是選擇密文攻擊安全的 。
2017 年，Li 等人提出了抗連續(xù)密鑰泄漏的基于身份的廣播加密并證明了其安全性 。
2018 年，Zhou 等人基于抗連續(xù)泄漏模型構(gòu)造了一個(gè)新的基于身份的加密方案 。Zhan 等人設(shè)計(jì)了一個(gè)抗密鑰泄漏的雙態(tài)仿射函數(shù)加密方案，保證在攻擊者獲得主密鑰部分信息的情況下仍具有語(yǔ)義安全性 。Sun 等人構(gòu)造了抗密鑰泄漏基于身份加密的密碼方案，并且證明是選擇密文安全的。Hu 等人提出了抗泄漏的基于身份分層的加密方案 。
02
密碼技術(shù)在5G安全中的應(yīng)用
隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及行業(yè)應(yīng)用的爆發(fā)式增長(zhǎng)，未來(lái)移動(dòng)通信將面臨千倍數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)和千億設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需求。5G 安全機(jī)制除了要滿足基本通信安全要求之外，還需要為不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景提供差異化安全服務(wù)，能夠適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)接入方式及新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，保護(hù)用戶隱私，并提供開(kāi)放的安全能力。5G 不同的接入技術(shù)有不同的安全需求和接入認(rèn)證機(jī)制，同一個(gè)終端在不同接入方式之間進(jìn)行切換時(shí)或用戶在使用不同終端進(jìn)行同一個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)，要求能進(jìn)行快速認(rèn)證以保持業(yè)務(wù)的延續(xù)性從而獲得更好的用戶體驗(yàn)。
5G 作為第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，把人與人的連接拓展到了萬(wàn)物互聯(lián)，為智慧城市、智慧醫(yī)療和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的發(fā)展提供了一種更優(yōu)的無(wú)線解決方案 。由于實(shí)際通信的需求及業(yè)務(wù)類(lèi)型的多樣性、未知性及復(fù)雜性等特點(diǎn)，通信網(wǎng)絡(luò)需適度超前，提前儲(chǔ)備，提前滿足未來(lái)多元化的業(yè)務(wù)承載需求。5G 網(wǎng)絡(luò)新的發(fā)展趨勢(shì)，尤其是 5G 新業(yè)務(wù)、新架構(gòu)、新技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)安全和用戶隱私保護(hù)都提出了新的挑戰(zhàn)。在 5G 環(huán)境下，不僅是人與物的通信，更多的是物與物的通信。面對(duì)成百上億的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入與通信，數(shù)據(jù)的安全與隱私保護(hù)非常具有挑戰(zhàn)性。
2.1 無(wú)證書(shū)密碼體制在 5G 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全采集中的應(yīng)用
該密碼體制可應(yīng)用于 5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全數(shù)據(jù)采集，減輕傳統(tǒng)公鑰基礎(chǔ)設(shè)施中的證書(shū)管理負(fù)擔(dān)。不依賴(lài)于受信任的第三方，無(wú)證書(shū)公鑰加密技術(shù)便于用戶建立私鑰和相應(yīng)的公鑰。
在 5G 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景下，無(wú)證書(shū)簽名系統(tǒng)模型描述如下：首先由密鑰生成中心產(chǎn)生一個(gè)秘密鑰，一個(gè)公鑰和公開(kāi)系統(tǒng)參數(shù)，密鑰生成中心根據(jù)接入設(shè)備的身份信息以及秘密鑰產(chǎn)生接入設(shè)備的部分秘密鑰。緊接著密鑰生成中心把部分秘密鑰發(fā)送給接入設(shè)備，接入設(shè)備首先檢查部分秘密鑰的有效性，若檢測(cè)通過(guò)，那么接入設(shè)備選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)作為秘密鑰的另一部分。
這樣接入設(shè)備就依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)、密鑰生成中心產(chǎn)生的部分秘密鑰和自己產(chǎn)生的另一部分秘密鑰最終生成完整的私鑰，依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)和自己產(chǎn)生的另一部分秘密鑰最終生成公鑰。設(shè)備可通過(guò)自己的私鑰來(lái)對(duì)消息簽名，而驗(yàn)證方即可根據(jù)設(shè)備的公鑰來(lái)進(jìn)行認(rèn)證。
2.2 同態(tài)加密在 5G 智能電網(wǎng)電力安全回收中的應(yīng)用
作為 5G 的一個(gè)代表性用例，智能電網(wǎng)的一個(gè)重要目標(biāo)是提高能源利用率。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，車(chē)聯(lián)網(wǎng)的研究受到了極大的關(guān)注，車(chē)聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的結(jié)合具有非常重要的意義。
在智能電網(wǎng)中，為了實(shí)時(shí)滿足海量用戶對(duì)于電能的需求，把車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的海量電動(dòng)汽車(chē)作為儲(chǔ)存電能的備用設(shè)備具有重要的實(shí)際意義 。在用電低峰期，電動(dòng)汽車(chē)停車(chē)期間可以通過(guò)智能電網(wǎng)進(jìn)行充電；在用電高峰期，電動(dòng)汽車(chē)可以把多余的電能注入到智能電網(wǎng)中以獲取收益。為了保障智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，電力公司必須對(duì)電動(dòng)汽車(chē)注入的電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由于智能電網(wǎng)中的交易敏感性以及電動(dòng)汽車(chē)用電情況涉及到用戶隱私，有必要保證電力公司只能獲得電動(dòng)汽車(chē)注入的總電量，不能獲得某個(gè)時(shí)隙的電量注入份額。
基于同態(tài)加密，電動(dòng)汽車(chē)等電能存儲(chǔ)單元可以對(duì)每一個(gè)時(shí)隙要注入的電力進(jìn)行同態(tài)加密后發(fā)送給聚合網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)基于收到的密文，利用同態(tài)加密算法的性質(zhì)可以得到總回收電量的密文，并將密文發(fā)送給電力公司。電力公司最后利用自己的私鑰進(jìn)行解密可以得到回收的總電量。
2.3 聚合簽密技術(shù)在 5G 大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入認(rèn)證中的應(yīng)用
隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了種類(lèi)繁多、數(shù)量巨大的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)獲得相應(yīng)的服務(wù)。例如智能電網(wǎng)、智能家居、智能城市等，覆蓋了能源、家庭、安防等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。而大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備都處于開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，對(duì)于安全性需求未給予足夠重視的設(shè)備很容易遭受到惡意攻擊。
物聯(lián)網(wǎng)終端接入方式在 5G 中主要是無(wú)線接入，在海量的接入場(chǎng)景下，如果對(duì)每個(gè)終端逐一進(jìn)行認(rèn)證將帶來(lái)高昂的認(rèn)證成本，效率也不盡人意。特別地，在很多數(shù)據(jù)感知應(yīng)用中，大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常被同時(shí)喚醒，以實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)一收集和處理。
在這一過(guò)程中，既要考慮設(shè)備身份的有效性，又需要考慮未來(lái)通信的機(jī)密性。采用聚合簽密技術(shù)，可以讓每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行簽密，將簽密密文發(fā)送給一個(gè)指定的設(shè)備，該設(shè)備采用聚合算法對(duì)收到的簽密密文進(jìn)行聚合，得到長(zhǎng)度很小的密文發(fā)送給處理中心。最后由處理中心對(duì)簽密密文進(jìn)行驗(yàn)證和解密，同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的身份認(rèn)證和所發(fā)送數(shù)據(jù)的可靠性檢驗(yàn) 。
2.4 屬性基加密技術(shù)在云存儲(chǔ)安全中的應(yīng)用
在云計(jì)算環(huán)境下，為了防止數(shù)據(jù)擁有者的隱私泄漏，在共享數(shù)據(jù)前，數(shù)據(jù)擁有者需要將文件進(jìn)行加密，當(dāng)密文上傳到云服務(wù)前，可以將訪問(wèn)控制策略或?qū)傩噪[藏 ?？梢允褂脤傩圆悸∵^(guò)濾器將屬性隱藏在匿名的訪問(wèn)控制結(jié)構(gòu)中，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)和屬性的同時(shí)隱藏。
在云環(huán)境下的數(shù)據(jù)共享模型中涉及到四個(gè)實(shí)體：數(shù)據(jù)擁有者、數(shù)據(jù)使用者、云服務(wù)器和屬性授權(quán)中心。屬性中心負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化，然后得到系統(tǒng)的主私鑰和公開(kāi)參數(shù)，公布系統(tǒng)參數(shù)，同時(shí)保存系統(tǒng)主私鑰。系統(tǒng)用戶，包含數(shù)據(jù)擁有者和數(shù)據(jù)使用者，根據(jù)自身的屬性通過(guò)屬性中心進(jìn)行注冊(cè)，然后屬性中心為其分發(fā)相應(yīng)的私鑰。數(shù)據(jù)擁有者通過(guò)制定的策略加密文件資源，然后上傳到云服務(wù)器上。云服器負(fù)責(zé)密文的存儲(chǔ)。最后，數(shù)據(jù)使用者下載密文，僅當(dāng)數(shù)據(jù)使用者屬性滿足訪問(wèn)控制結(jié)構(gòu)時(shí)才能正確解密密文。
2.5 抗泄漏密碼技術(shù)在數(shù)據(jù)安全中的應(yīng)用
5G 網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)和場(chǎng)景的多樣性，以及網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性，使用戶隱私信息從封閉的平臺(tái)轉(zhuǎn)移到開(kāi)放的平臺(tái)上，隱私泄漏的風(fēng)險(xiǎn)也因此增加。在公開(kāi)的云存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，數(shù)據(jù)的共享能夠給數(shù)據(jù)的使用者帶來(lái)很多便利。在加密過(guò)程中，數(shù)據(jù)擁有者根據(jù)指定訪問(wèn)數(shù)據(jù)的用戶身份作為公鑰加密數(shù)據(jù)，在解密過(guò)程中，只有數(shù)據(jù)擁有者指定的用戶才能夠正確地解密密文。
在 5G 環(huán)境下，上述過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，但用戶私鑰泄漏的風(fēng)險(xiǎn)也增加了。若解密過(guò)程中的私鑰部分泄漏或者完全泄漏，則用戶的數(shù)據(jù)隱私將得不到保障。為了避免現(xiàn)有密碼算法沒(méi)有考慮各種攻擊存在的情況下而導(dǎo)致的部分隱私泄漏問(wèn)題，可以采用抗密鑰泄漏的基于身份加密算法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密上傳，解密下載。在抗密鑰泄漏的基于身份加密系統(tǒng)中，共有四個(gè)實(shí)體：數(shù)據(jù)所有者、共享數(shù)據(jù)使用者、權(quán)威中心、云端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心。
權(quán)威中心負(fù)責(zé)生成系統(tǒng)公開(kāi)參數(shù)和主私鑰，并進(jìn)一步生成公私鑰給數(shù)據(jù)所有者和共享數(shù)據(jù)使用者；云端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)所有者負(fù)責(zé)利用公開(kāi)參數(shù)和共享數(shù)據(jù)使用者的身份信息加密文件并上傳到云存儲(chǔ)中心，數(shù)據(jù)使用者負(fù)責(zé)下載密文并用自己的私鑰解密密文，得到原始數(shù)據(jù)。只有數(shù)據(jù)擁有者指定的用戶才能夠正確解密密文。
03
結(jié) 語(yǔ)
移動(dòng)通信技術(shù)的每一次更新都為我們的日常生活與工作帶了巨大的便利，第五代移動(dòng)通信發(fā)展更是受到各個(gè)領(lǐng)域前所未有的關(guān)注。在 5G網(wǎng)絡(luò)中，大量隱私和敏感信息進(jìn)行通信傳輸時(shí)，確保隱私不被泄漏已成為人們首要關(guān)注的問(wèn)題。本文對(duì) 5G 通信中存在的安全問(wèn)題進(jìn)行分析，并且針對(duì)該安全問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決方案。此外，給出了密碼學(xué)技術(shù)在 5G 中的潛在應(yīng)用場(chǎng)景。
作者簡(jiǎn)介 >>>
鄭東，西安郵電大學(xué)教授，博士，主要研究方向?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全與編碼密碼學(xué)，摩石實(shí)驗(yàn)室兼職專(zhuān)家。
張應(yīng)輝，西安郵電大學(xué)教授，博士，主要研究方向?yàn)楣€密碼學(xué)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全和云存儲(chǔ)安全。
選自《信息安全與通信保密》2019年第一期 （為便于排版，已省去原文參考文獻(xiàn)）
