身份基礎加密 (Identity Based Cryptography) 與 無證書加密 (Certificateless Cryptography)

身份基礎加密 (Identity Based Cryptography, IBE)

基本架構：

Alice 想與 Bob 溝通，但沒有 Bob 的 CA Public Key，
所以，他們可以找一個值得信賴的 PKG 用作中間人，儲存加密金鑰。

首先，Bob 向 PKG 註冊自己的身份資料，PKG 就會為 Bob 建立一條非對稱金鑰，並將其公開金鑰放在列表中。當 Alice 想跟 Bob 聯絡，他就可以用 Bob 的身份資料，去查 PKG 的列表，然後取得 Bob 的公開金鑰。最後便可以跟 Bob 聯絡。

另一種玩法（例如 Boneh Franklin）就更簡單，Alice 只需要取得 PKG 的 key parameters，然後在其尾加上 Bob 的 ID （例如 email, 名字）和 timestamp，就直接可以當它做 public key 來用。而解密者只需要問 PKG 取得由 master key 計算出來的 private key 即可解密。[1]

這種做法有幾大好處：

• Alice 不用儲存全世界人的金鑰，只需找一個 PKG 問它就可以。
• Bob 不用將自己的公開金鑰告訴全世界，只需告訴 PKG 就可以。
• 容易理解

 但有以下的壞處：

• 如果 PKG 的私密金鑰或 master key 泄露，所有人都會受害 (Key Escrow Problem)
• 當人越來越多，PKG 就需要更多儲存空間，存取時間也會變慢
• 當 PKG 故障，新成員就不能加密 （Boneh Franklin 則不能解密）

所以，有人提出了無證書加密去解決 Key Escrow Problem。

無證書加密 (Certificateless Cryptography)
基本架構：

跟 IBC 幾乎一樣，只是再加多了一項 PubKey2。
PubKey2 是由 Bob 自己在本機產生，然後只給 PKG 知道公開鑰匙，所以理論上，即使有人破解了 PKG 的私鑰，也不能完全解開密文。事實上，無證書加密並不一定用以上方法。有部分人取走了 PubKey1 和 Private1 直接用，也有人選擇加一段 random string 去 PubKey 中間。

這種做法解決了：

• Key Escrow Problem

 但同時也帶來了：

• 金鑰產生速度可能更慢 
• PKG 需要的空間可能更多

魚與熊掌，確實難以兩者兼得啊！

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Reference:

[1] https://crypto.stanford.edu/~dabo/papers/bfibe.pdf