Multi-authority attribute-based security solution for policy renewability in cloud healthcare environments

Wu Zhaoxia，Jiang Xu† （FacultyofStatistics amp; Data Science，Xinjiang UniversityofFinanceamp; Economics，Urimqi83oo12，China）

Abstract：Inthecloud medicalenvironment，medicaldata stored inthecloud has problems likeeasy privacyleakageand high cost of acesspolicyupdates.Toaddresstheseproblems，this paper proposedamulti-authorityatribute-basedsecurityscheme withupdatablepolicies.Theproposedschemewasbasedonmultipleauthoritativeinstitutionssuchashospitalsandresearch institutes，hich manageddisjointatributests.Itencrypteddatausingaciphertext-olicyatribute-basedencryptionapproach， enabling fine-grainedaccessandsecuresharingof medicaldatainthecloud.Theschemeintroduced policyupdate keystofficientlyupdate access policies withlowoverhead.Securityanalysisand experimental resultsshowthatthe scheme has ciphertext indistinguishabilitysecurityandanti-conspiracyatacksecurity，ndhaslowtimeoverheadinencryption，decryptionandpolicy update，effectivelyrealizing the secure storage of medical data in thecloud and dynamic policy update.

Key Words：attribute-based encryption；access control；multi-authority；policy update

0 引言

随着云存储技术的飞速发展，许多医疗机构选择将医疗数据上传到云存储平台，进行远程访问、共享或更新数据。云医疗作为一种新兴的医疗服务模式，为患者提供了更加便捷、高效的医疗服务[1]。由于将患者的数据上传到医疗云平台上，患者失去了对数据的完全控制，一些不诚实的医疗云严重威胁患者数据的隐私和安全，如何实现存储在云中的医疗数据安全共享是一个重点问题。在云存储之前对数据进行加密是必要的，特别是涉及患者健康信息的医疗数据。

属性基加密（attribute-basedencryption，ABE）是一种“一对多”的加密方式，具有灵活的访问控制，能够实现数据的细粒度访问和安全共享。属性基加密分为密钥策略属性基加密（KP-ABE）²和密文策略属性基加密（CP-ABE）。Bethencourt等人3提出了一种对加密数据实现细粒度访问控制的密文策略属性基加密方案，用户的私钥与其属性相关联，密文与访问结构相关联。只有当用户的属性满足密文的访问结构时，用户才能使用私钥正确恢复明文。例如，患者可能希望对本人的心理医疗数据进行加密，指定具有‘心理医生’，‘专家’的用户才能访问该患者的心理医疗数据。Li等人[4]提出了一个多权限的ABE方案，用于保证云存储环境中的数据删除。Fan等人[5通过将加解密外包，解决了计算开销较高问题。Wu等人[提出了一个多授权的CP-ABE方案来解决系统中的单点瓶颈问题。由于数据拥有者可以通过CPABE为密文指定灵活的访问结构，从而实现对密文的细粒度访问控制，所以CPABE更适合在云存储中应用。……