發(fā)布時間：2020-03-28 06:08

【摘要】：隨著云計算的普及與快速發(fā)展,云存儲服務作為一種將數(shù)據(jù)存儲在邏輯池的數(shù)據(jù)存儲模型,實現(xiàn)了以相對較低的成本提供可靠的數(shù)據(jù)外包服務。面對信息化時代數(shù)據(jù)的爆炸性增長,越來越多的個人與企業(yè)選擇將他們的數(shù)據(jù)外包存儲在云服務器中。然而,為了保護數(shù)據(jù)的隱私并阻止非法訪問,數(shù)據(jù)擁有者需要對外包給云服務器的數(shù)據(jù)進行加密處理,從而帶來了如何在密文上進行高效關(guān)鍵字檢索的挑戰(zhàn)。在這種情景下,對稱可搜索加密(Searchable Symmetric Encryption,SSE)成為了云計算領域中最重要的技術(shù)之一。SSE方案允許數(shù)據(jù)擁有者將密文外包給云服務器,同時保留對加密數(shù)據(jù)執(zhí)行關(guān)鍵字檢索的能力�，F(xiàn)存SSE方案的安全性保證要求敵手無法獲取數(shù)據(jù)擁有者的密鑰。然而,實際中敵手可能通過內(nèi)存攻擊獲取部分或全部存儲在非易失性內(nèi)存中的密鑰。面對這樣的內(nèi)存泄露,絕大多數(shù)SSE方案都不再安全。目前,已知的抗內(nèi)存泄露SSE方案是基于物理不可克隆函數(shù)(Physically Unclonable Functions,PUFs)構(gòu)造的。該類方案并沒有考慮云服務器存在不誠實行為的可能性,因此不支持對搜索結(jié)果的正確性和完整性驗證。然而,不誠實的云服務器可能會偽造搜索結(jié)果去節(jié)省計算開銷,或者篡改外包數(shù)據(jù)去謀取私利。針對這一問題,本論文主要對內(nèi)存泄露環(huán)境下可驗證SSE方案的構(gòu)造進行了研究,主要貢獻如下:1.基于PUFs和B樹,本文提出了一種在內(nèi)存泄露環(huán)境下安全的靜態(tài)可驗證SSE方案。該方案通過利用PUFs實時產(chǎn)生密鑰來實現(xiàn)抗內(nèi)存泄露。此外,通過結(jié)合B樹與MAC(Message Authentication Code)函數(shù),我們在該方案中構(gòu)造了一種兩層索引結(jié)構(gòu),同時確保了搜索的高效性和可驗證性。為了實現(xiàn)更豐富的功能,本文在所提靜態(tài)方案的基礎上,通過可驗證哈希表構(gòu)造了同時支持動態(tài)更新和可驗證搜索的抗內(nèi)存泄露SSE方案�？沈炞C哈希表兼具Merkle哈希樹和二叉搜索樹的優(yōu)點,在保證節(jié)點數(shù)據(jù)高效更新的同時,可以通過哈希函數(shù)支持對搜索結(jié)果的驗證。該成果已被國際學術(shù)期刊Journal of High Speed Networks錄用。2.通過將PUFs與秘密共享技術(shù)相結(jié)合,本文所提出的方案均實現(xiàn)了可靠的密鑰產(chǎn)生算法,使得密鑰的恢復不受部分損壞PUFs的影響。此外,我們證明對于半誠實且好奇的云服務器,本文方案都能夠滿足正確性、抗內(nèi)存泄露非自適應安全性和穩(wěn)健性。最后,我們在Windows環(huán)境下模擬了本文方案的算法實現(xiàn),結(jié)果表明本文方案是高效的。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP309

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本文編號：2604042