CP-ABE Access Control Scheme for Sensitive Data Set Constraint with Hidden Access Policy and Constraint Policy

CP-ABE (Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption) with hidden access control policy enables data owners to share their encrypted data using cloud storage with authorized users while keeping the access control policies blinded. However, a mechanism to prevent users from achieving successive access to a data owner’s certain number of data objects, which present a conflict of interest or whose combination thereof is sensitive, has yet to be studied. In this paper, we analyze the underlying relations among these particular data objects, introduce the concept of the sensitive data set constraint, and propose a CP-ABE access control scheme with hidden attributes for the sensitive data set constraint. This scheme incorporates extensible, partially hidden constraint policy. In our scheme, due to the separation of duty principle, the duties of enforcing the access control policy and the constraint policy are divided into two independent entities to enhance security. The hidden constraint policy provides flexibility in that the data owner can partially change the sensitive data set constraint structure after the system has been set up

Privacy Preserving Enforcement of Sensitive Policies in Outsourced and Distributed Environments

The enforcement of sensitive policies in untrusted environments is still an open challenge for policy-based systems. On the one hand, taking any appropriate security decision requires access to these policies. On the other hand, if such access is allowed in an untrusted environment then confidential information might be leaked by the policies. The key challenge is how to enforce sensitive policies and protect content in untrusted environments. In the context of untrusted environments, we mainly distinguish between outsourced and distributed environments. The most attractive paradigms concerning outsourced and distributed environments are cloud computing and opportunistic networks, respectively. In this dissertation, we present the design, technical and implementation details of our proposed policy-based access control mechanisms for untrusted environments. First of all, we provide full confidentiality of access policies in outsourced environments, where service providers do not learn private information about policies. We support expressive policies and take into account contextual information. The system entities do not share any encryption keys. For complex user management, we offer the full-fledged Role-Based Access Control (RBAC) policies. In opportunistic networks, we protect content by specifying expressive policies. In our proposed approach, brokers match subscriptions against policies associated with content without compromising privacy of subscribers. As a result, unauthorised brokers neither gain access to content nor learn policies and authorised nodes gain access only if they satisfy policies specified by publishers. Our proposed system provides scalable key management in which loosely-coupled publishers and subscribers communicate without any prior contact. Finally, we have developed a prototype of the system that runs on real smartphones and analysed its performance.Comment: Ph.D. Dissertation. http://eprints-phd.biblio.unitn.it/1124

A Comprehensive Study on Crypto-Algorithms

In the field of computer network and security, cryptography plays a vital role for secure data transmission as it follows the principle of data confidentiality, integrity, non-repudiation, authentication. By using several cryptographic algorithms, a user can deliver and receive the message in more convenient way. In this paper, we have collaborated on various cryptographic algorithms, several types of cryptographic techniques along with different types of security attacks prevailing in case of cryptography. During the exchanging of any sort of information, the key generation, encryption and decryption processes are examined in more details in the current paper. We have discussed regarding RSA (Ron Rives, Adi Shamir and Len Adelman), which is one of the most secure algorithm in the context of data and information sharing, that has been analysed clearly in our work along with the basic concepts of DES(Data Encryption Standard) , conventional encryption model, ECC(Elliptic curve cryptography), Digital signature, ABE(Attribute based Encryption), KP-ABE(Key policy Attribute based encryption), CP-ABE(Ciphertext policy attribute based encryption), IBE(Identity based Encryption). We have elaborated various cryptograhic concepts for keeping the message confidential and secure while considering secured data communication in case of networks

Preserving Secrecy in Online Social Networks: Data Outsourcing, Access Control, and Secrecy Schemes

In den vergangenen Jahren haben sich Online Social Networks (OSNs) wie Facebook und Foursquare zu einer beliebten Möglichkeit der Kommunikation und des Teilens von Informationen unter Nutzern entwickelt. OSNs sind virtuelle Communitys, die Informationen über die Nutzer und die zwischen ihnen bestehenden Beziehungen, wie z.~B. Freundschaften, enthalten. Zusätzlich dazu, dass eine Interaktion der Nutzer untereinander ermöglicht wird, bieten OSNs ihren Nutzern normalerweise verschiedene Arten von Dienstleistungen an, wie z.~B. die Abfrage nach Freunden innerhalb einer bestimmten Entfernung. Um auf diese Dienstleistungen zugreifen zu können, kann es sein, dass Nutzer darum gebeten werden, in den OSN-Systemen eine Reihe von Informationen, wie z.~B. ihre physische Position, zu speichern. Da die meisten der in OSNs gespeicherten Informationen zu deren Nutzern privater Natur sind, ist es von wesentlicher Bedeutung, die Informationen vor unbefugtem Zugriff zu schützen, um Geheimhaltungsprobleme zu vermeiden. Zu diesem Zweck verwenden OSNs Zugriffskontrollsysteme. Diese Systeme haben drei Hauptkomponenten, nämlich die Zugriffskontrollrichtlinien, das Zugriffskontrollmodell und den Autorisierungsmechanismus. Die Zugriffskontrollrichtlinien ermöglichen es Nutzern zu spezifizieren, wer auf deren Ressourcen zugreifen darf. Das Zugriffskontrollmodell bietet die Syntax und Semantik, um die Zugriffskontrollrichtlinien zu formalisieren. Die formale Repräsentation der Zugriffskontrollrichtlinien in einem Zugriffskontrollmodell wird als Autorisierung bezeichnet. Der Autorisierungsmechanismus, welcher von den OSN-Anbietern verwaltet wird, setzt die Autorisierungen durch. Obwohl in der Literatur verschiedene Zugriffskontrollsysteme vorgeschlagen wurden, gibt es zwei Hauptprobleme in Bezug auf diese Systeme, die sich auf die Verbreitung von OSNs auswirken können. Das erste Problem bezieht sich auf die Flexibilität von Zugriffskontrollmodellen. Eine der größten Herausforderungen von OSNs besteht darin, das Teilen von Informationen unter ihren Nutzern zu fördern. Nutzer neigen normalerweise dazu, Informationen nur mit Nutzern zu teilen, die bestimmte Bedingungen erfüllen; andernfalls tun sie es nicht. Zu diesem Zweck sollten Zugriffskontrollsysteme den Spezifizierern der Richtlinien Flexibilität bieten, damit diese die Bedingungen bezüglich des Zugriffs auf ihre Daten ausdrücken können. Wenn Nutzer entscheiden, wer auf ihre Ressourcen zugreifen darf, hängen die Zugriffsbedingungen von sozialen Faktoren und menschlichem Verhalten ab. Studien in Fachgebieten wie der Psychologie und der Soziologie haben nachgewiesen, dass Menschen zwar ein Selbstinteresse haben, oftmals jedoch gegenseitig von dieser Haltung abweichen. Gegenseitigkeit bedeutet, dass Menschen als Antwort auf freundliche Handlungen kooperativer werden. Daher ist Gegenseitigkeit eine starke Determinante in Bezug auf menschliches Verhalten. Bestehende Zugriffsrichtlinien erfassen dieses Phänomen der Gegenseitigkeit jedoch nicht, was dazu führen kann, dass Nutzer davon abgehalten werden, Informationen zu teilen. Das zweite Problem besteht darin, dass Nutzer OSN-Anbietern dahingehend vertrauen müssen, dass sie ihre Daten schützen, wenn sie die Autorisierungen durchsetzen. Aktuelle Datenschutzverletzungen haben die Vertrauenswürdigkeit der Dienstleistungsanbieter in Frage gestellt. Scheinbar steigert der zunehmende wirtschaftliche Gewinn, der aus dem Verkauf personenbezogener Daten erzielt wird, die Versuchung der Anbieter, Betrug zu begehen. In dieser Dissertation werden Techniken und Modelle entwickelt, um auf diese zwei Probleme einzugehen. Die Arbeit ist in drei Abschnitte aufgeteilt. Der erster Beitrag behandelt das Flexibilitätsproblem von Zugriffskontrollmodellen. Hier schlagen wir die Syntax und Semantik einer neuen Art von Autorisierung vor, die als gegenseitig bezeichnet wird und es ermöglicht, wechselseitiges Verhalten zu modellieren. Gegenseitigkeit kommt im Rahmen der Zugriffskontrolle zum Zuge, wenn Personen jenen Nutzern den Zugriff auf ihre Ressourcen gewähren, die ihnen erlauben, das Gleiche zu tun. Wir verwenden standortbasierte Dienstleistungen als Beispiel für den Einsatz gegenseitiger Autorisierungen. Zu diesem Zweck schlagen wir zwei Ansätze vor, um gegenseitige Autorisierungen in diese Dienstleistungen zu integrieren. Darüber hinaus weisen wir die Stimmigkeit beider Ansätze nach und bestimmen auf dem Wege von Komplexitätsanalysen, unter welchen Bedingungen jeder Ansatz jeweils leistungsfähiger ist als der andere. Unsere zweiten und dritten Beiträge gehen aus zwei verschiedenen Blickwinkeln auf das Misstrauen von Nutzern bezüglich der Dienstleistungsanbieter ein. Unser zweiter Beitrag erörtert das Szenario, in welchem der Nutzer, d. h. die Einheit, welche Abfragen von Daten durchführen möchte, auch Eigentümer der Daten ist. Aufgrund von Ressourcenbeschränkungen möchte der Nutzer die Daten jedoch nicht allein verwalten. Er möchte dies an einen Dienstleistungsanbieter auslagern, um bei einer Abfrage einen Teil der Daten abrufen zu können, welche der Durchführung der Abfrage Genüge leisten. In diesem Fall besteht kein Bedarf an Zugriffsrichtlinien, da es einen einzelnen Nutzer gibt, der Eigentümer der Daten ist. Daher kann in diesem Szenario das Vertrauensproblem bezüglich Dienstleistungsanbietern auf die Geheimhaltung ausgelagerter Daten reduziert werden. Außerdem ist es für den Nutzer wichtig, in der Lage zu sein, eine Anpassung zwischen Geheimhaltung und Leistung vorzunehmen, da die Abfrage nutzerseitig, unter Verwendung des erhaltenen Datenabschnitts, berechnet wird und weil eine negative Korrelation zwischen Geheimhaltung und Leistung besteht. Diese Art von Szenario findet aufgrund der wirtschaftlichen und organisatorischen Vorteile von „Database-as-a-Service“ oft bei Startup-Unternehmen Anwendung. Insbesondere in diesem Bereich weisen viele Daten eine Graphstruktur auf, z.~B. Protein-Netzwerke, Straßen-Netzwerke und Stromnetz-Netzwerke. Hier schlagen wir einen Gruppierungsansatz für die sichere Auslagerung von Daten mit Graphstrukturen vor, wobei nachweisbare Geheimhaltungsgarantien geboten werden. Unser Ansatz ermöglicht es Nutzern, Anpassungen zwischen Ebenen von Geheimhaltung und Leistung vorzunehmen. Zusätzlich entwickeln wir zur Erleichterung der Planung von Abfragen ein Modell, welches das Verhalten unseres Algorithmus vorhersagen kann. Unser dritter Beitrag berücksichtigt den Fall, in dem es einem Nutzer nicht ermöglicht wird, auf Daten zuzugreifen, die zur Durchführung von Abfragen nötig sind. Die Nutzer haben jedoch Zugriff auf die Ergebnisse der Abfrage bezüglich der Daten. In diesem Szenario gibt es typischerweise mehrere Nutzer, wobei jeder einen anderen Teil der Daten besitzt, und jeder Nutzer auf Basis von spezifizierten Zugriffsrichtlinien auf Abfrageergebnisse bezüglich der Daten zugreifen kann, die anderen gehören. Dann muss der OSN-Anbieter die erforderliche Kernberechnung durchführen, und der Nutzer kann nur auf das Ergebnis von Dienstleistungen zugreifen, die vom OSN geboten werden. Für dieses Szenario entwickeln wir zwei Methoden, welche bestehende Verschlüsselungsschemata kombinieren, um es Nutzern von OSNs zu ermöglichen, Abfragen bezüglich Freunden in einer bestimmten Entfernung durchzuführen. Beide Ansätze beinhalten eine Aufhebungsfunktion und bieten Geheimhaltungsgarantien unter der Annahme geheimer Absprachen, d. h. ein Gegenspieler kann mit dem Dienstleistungsanbieter zusammenspielen. Daneben bieten wir Komplexitätsanalysen unserer Ansätze, um diese bewerten und vergleichen zu können. Unsere Analysen teilen uns mit, welcher Ansatz in jeder Einheit, die in dem System involviert ist, leistungsfähiger ist. Diese Dissertation beinhaltet eine umfassende experimentelle Analyse all unserer Ansätze auf Basis von synthetischen und realen Datensätzen, welche die Wirksamkeit unserer Methoden bestätigen

An efficient and expressive ciphertext-policy attribute-based-encryption scheme with partially hidden access structures

National Research Foundation (NRF) Singapor

Collusion defender : preserving subscribers’ privacy in publish and subscribe systems

The Publish and Subscribe (pub/sub) system is an established paradigm to disseminate the data from publishers to subscribers in a loosely coupled manner using a network of dedicated brokers. However, sensitive data could be exposed to malicious entities if brokers get compromised or hacked; or even worse, if brokers themselves are curious to learn about the data. A viable mechanism to protect sensitive publications and subscriptions is to encrypt the data before it is disseminated through the brokers. State-of-the-art approaches allow brokers to perform encrypted matching without revealing publications and subscriptions. However, if malicious brokers collude with malicious subscribers or publishers, they can learn the interests of innocent subscribers, even when the interests are encrypted. In this article, we present a pub/sub system that ensures confidentiality of publications and subscriptions in the presence of untrusted brokers. Furthermore, our solution resists collusion attacks between untrusted brokers and malicious subscribers (or publishers). Finally, we have implemented a prototype of our solution to show its feasibility and efficiency. Index Terms: Collusion Resistance, Secure Pub/sub, Subscribers’ Privacy, Publications’ Confidentialit

SECURE, POLICY-BASED, MULTI-RECIPIENT DATA SHARING

In distributed systems users often need to share sensitive data with other users based on the latter's ability to satisfy various policies. In many cases the data owner may not even know the identities of the data recipients, but deems it crucial that they are legitimate; i.e., satisfy the policy. Enabling such data sharing over the Internet faces the challenge of (1) securely associating access policies with data and enforcing them, and (2) protecting data as it traverses untrusted proxies and intermediate repositories. Furthermore, it is desirable to achieve properties such as: (1) flexibility of access policies; (2) privacy of sensitive access policies; (3) minimal reliance on trusted third parties; and (4) efficiency of access policy enforcement. Often schemes enabling controlled data sharing need to trade one property for another. In this dissertation, we propose two complimentary policy-based data sharing schemes that achieve different subsets of the above desired properties. In the first part of this dissertation, we focus on CiphertextPolicy Attribute- Based Encryption (CP-ABE) schemes that specify and enforce access policies cryptographically and eliminate trusted mediators. We motivate the need for flexible attribute organization within user keys for efficient support of many practical applications. We then propose Ciphertext-Policy Attribute-Set Based Encryption (CP-ASBE) which is the first CP-ABE scheme to (1) efficiently support naturally occurring compound attributes, (2) support multiple numerical assignments for a given attribute in a single key and (3) provide efficient key management. While the CP-ASBE scheme minimizes reliance on trusted mediators, it can support neither context-based policies nor policy privacy. In the second part of this dissertation, we propose Policy Based Encryption System (PBES), which employs mediated decryption and supports both context-based policies and policy privacy. Finally, we integrate the proposed schemes into practical applications (i.e., CP-ASBE scheme with Attribute-Based Messaging (ABM) and PBES scheme with a conditional data sharing application in the Power Grid) and demonstrate their usefulness in practice