Attribut-basierte Verschlüsselung.

Attribut-basierte Verschlüsselung (ABE) entstand aus dem Paper Fuzzy Identity-Based Encryption (IACR ePrint 2004/086) von Amit Sahai und Brent Waters aus dem Jahr 2005, das eine Identität als Menge beschreibender Attribute behandelte und die Entschlüsselung erlaubte, sobald sich zwei Attributmengen über einen Schwellenwert hinaus überlappten. Diese Fehlertoleranz, ursprünglich für biometrische Identitäten gedacht, verallgemeinerte sich zu ABE, bei dem Policies die festen Identitäten ersetzen.

Es gibt zwei Varianten. Bei KP-ABE (Key-Policy) trägt der Chiffretext Attribute und der Nutzerschlüssel codiert eine Zugriffspolicy. Bei CP-ABE (Ciphertext-Policy) — von Bethencourt, Sahai und Waters auf dem IEEE Symposium on Security and Privacy 2007 eingeführt — trägt der Chiffretext eine Boolesche Policy über Attributen, und jeder Schlüssel trägt die Attribute seines Inhabers; der Verschlüsselnde entscheidet somit, wer entschlüsseln darf, wie eine in den Chiffretext eingebaute rollenbasierte Zugriffskontrolle. Die Entschlüsselung gelingt nur, wenn die Attribute eines Schlüssels den Policy-Baum des Chiffretexts erfüllen.

ABE beruht auf bilinearen Pairings über Kurven wie BN254 oder BLS12-381 und bietet native Kollusionssicherheit: Nutzer können nicht verschiedene Schlüssel zusammenlegen, um eine Policy zu erfüllen, die keiner allein erfüllt, weil jeder Schlüssel pro Nutzer randomisiert ist. Referenzimplementierungen sind OpenABE und Charm-Crypto. Praktische Hürden bleiben — Attributwiderruf, Schlüsselhinterlegung durch die Autorität und die Kosten der Pairings — die Multi-Authority- und Outsourced-Decryption-Verfahren adressieren.

flowchart TD
  subgraph Setup
    A[Attribut-Autorität] -->|Master-Schlüssel| A
    A -->|erstellt Schlüssel für<br/>Attribute: Arzt, Kardiologie| U[Nutzerschlüssel]
  end
  E[Verschlüsselnder] -->|Policy:<br/>Arzt UND Kardiologie| C[Chiffretext + Policy-Baum]
  C --> D{Erfüllen die Nutzer-Attribute<br/>die Policy?}
  U --> D
  D -- Ja --> P[Klartext wiederhergestellt]
  D -- Nein --> X[Entschlüsselung schlägt fehl]

Anwendungen sind feingranulare Zugriffskontrolle für geteilten Cloud-Speicher, elektronische Gesundheitsakten, verschlüsselte Data Lakes und DRM, bei dem ein einziger Chiffretext viele Empfänger bedient, ohne pro Nutzer neu zu verschlüsseln.