[发明专利]移动电子医疗中具有叛逆者追踪功能的可搜索加密系统

说明书

本发明涉及一种移动电子医疗中具有叛逆者追踪功能的可搜索加密系统，针对现有移动医疗(mHealth)系统中的计算开销过大，无法支持叛逆者跟踪以及对用户进行按需撤销等问题，提出了一种新型的轻量级、可进行数据共享和访问权限控制、可进行叛逆者追踪的安全电子医疗系统（LiST）。除了使用基于属性的加密(ABE)机制实现对加密电子医疗记录(EHR)的细粒度访问控制，LiST还支持对加密的EHR的关键字搜索，提供高效的叛逆者追踪和灵活的用户撤销机制。

技术领域

本发明涉及一种移动电子医疗中具有叛逆者追踪功能的可搜索加密系统。

背景技术

移动电子医疗(mHealth)系统中包含各种移动设备，利用无线通信技术进行设备间的通信，可用于收集临床医疗数据，并将其提供给医疗服务机构。无线体域传感器网络(WBSN)的出现加速了移动电子医疗网络的发展，将可植入或可穿戴的医疗传感器放置在患者上以监测生理数据。这些医疗数据汇聚到移动设备中，并且经由无线网络发送到云端。可是移动设备往往具有非常有限的计算，存储能力和有限的电量供给。除了移动设备的性能问题，数据安全和隐私问题也是阻碍电子医疗系统广泛采用的主要障碍。在移动电子医疗网络中，电子医疗记录 (EHR)被外包给公共云进行存储，数据拥有者无法掌控用于存储其数据的云端软件和硬件平台。为了减轻有关EHR安全和隐私问题的担忧，一个常见的解决方案是通过以加密形式存储EHR来实现端到端加密。即使云端是不完全可信的或受到受到攻击，也能保持数据的私密和安全。然而，加密的EHR还需要便于共享，并为其提供访问控制机制。基于属性的加密(ABE)是一种有效的方法来对加密数据提供细粒度的访问控制。目前大多数现有的基于ABE的数据加密系统需要大规模周期性密钥更新或密文更新来实现用户撤销，这会导致mHealth系统的计算和通信开销过大。

ABE的概念首先由Goyal等人提出。他们提出了基于访问树的密钥策略ABE (KP-ABE)方案和密文策略ABE(CP-ABE)方案。Ostrovsky等人引入了一种新的KP-ABE方案，使得用户的私钥可以表示成关于属性的任何访问公式。为了避免单一的中央权威机构所造成的系统瓶颈，又提出了基于多权限中心的分散式ABE系统。然而，这些方案的计算开销很大。

为了减少本地的计算开销，Green等人在ABE系统中引入外包解密机制，以减少用户的解密开销。在外包解密机制中，通过代理转换操作将密文转换为另一种形式，以便用户可以有效地恢复消息。然而，Green的方案不能验证密文转换的正确性。后来，Lai等人提出了一种可验证的外包解密(VOD)ABE方案，通过附加冗余消息作为辅助验证信息。虽然Lai的方案实现了可验证性，但是该方案使密文的长度加倍并且在加密操作中引入了很多额外开销。这些方案减少了解密计算开销，但是加密开销仍然随着访问结构的复杂性而增长。此外，这些方案不能对加密的密文提供搜索功能。在现有的其他可搜索加密方案中，也没有考虑到降低关键词陷门生成的开销。

ABE机制的另一个问题是，用户的密钥总是与一组属性相关联，而不是用户的身份。同一组属性可以由一组不同的用户共享。如果恶意的授权用户决定出售他的密钥以获得经济利益(该恶意用户也称为叛逆者)，则在传统ABE方案中几乎不可能找出的真正的密钥拥有者。现有具有叛逆者追踪方案的不足之处在于：需要建立和维护一个用户列表，以实现叛逆者追踪功能；或者会给系统产生很大的额外计算开销。