基于郵件系統(tǒng)的動態(tài)可搜索加密研究

發(fā)布時間：2020-04-27 06:59

【摘要】：云計算服務(wù)的飛速發(fā)展,對工業(yè)創(chuàng)造和學(xué)術(shù)研究都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。云服務(wù)擁有的強(qiáng)大的計算能力和海量的存儲空間可以幫助用戶完成大量數(shù)據(jù)的復(fù)雜處理,從而極大地提高了工作效率。與此同時,云計算服務(wù)的可靠性和安全性也引發(fā)了人們的廣泛關(guān)注。半可信的云服務(wù)器很容易獲取用戶的數(shù)據(jù),因此云服務(wù)提供商很可能為了得到額外的利潤選擇出賣用戶的隱私數(shù)據(jù)。為確保數(shù)據(jù)的安全性,用戶通常對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理之后再上傳至云中。因此,如何在密文域上處理數(shù)據(jù)成為了新的挑戰(zhàn),而搜索是數(shù)據(jù)處理中很重要的研究主題,于是可搜索加密的研究主題隨之出現(xiàn)。本文針對可搜索加密進(jìn)行了如下研究:1.針對允許關(guān)鍵字和文件隨機(jī)變化的郵件收發(fā)系統(tǒng),我們提出支持動態(tài)更新的公鑰可搜索加密方案SDKSE。接收者通過構(gòu)造二叉樹完成關(guān)鍵字的動態(tài)管理,并根據(jù)關(guān)鍵字在樹中的位置構(gòu)造加解密算法。方案中生成的索引及搜索陷門均為常量大小,且方案同時具有索引不可區(qū)分安全和陷門不可區(qū)分安全,文中對此給出了嚴(yán)密的證明。2.在SDKSE方案的基礎(chǔ)上,我們進(jìn)一步對安全性進(jìn)行提升,構(gòu)造一個能夠抵抗關(guān)鍵字猜測攻擊的可搜索加密方案SDKSE-KGA。該方案能夠保留原有的動態(tài)管理關(guān)鍵字和文件的功能,并結(jié)合關(guān)鍵字樹的性質(zhì),設(shè)計關(guān)鍵字模糊映射算法,完成精確關(guān)鍵字的混淆,使得關(guān)鍵字猜測攻擊無法成立。該方案中的搜索任務(wù)由云服務(wù)器和接收者兩方共同完成,使得半可信的云服務(wù)器得到的用戶信息更為分散。3.從功能角度對SDKSE方案進(jìn)行改進(jìn),我們又構(gòu)造出了一種能夠支持模糊關(guān)鍵字搜索的可搜索加密方案SDKSE-FKS。關(guān)鍵字樹中的每個關(guān)鍵字都具有實(shí)際的語義,設(shè)計適當(dāng)?shù)乃惴ㄓ么碓~來涵蓋一組語義相近的關(guān)鍵字,使得云服務(wù)器在執(zhí)行搜索算法時,能夠匹配到包含搜索關(guān)鍵字及該關(guān)鍵字近義詞的所有文件集合。
【圖文】：

加密方案,密文,關(guān)鍵字,搜索效率

但大多數(shù)公鑰加密方案是利用雙線性配對運(yùn)算構(gòu)造而成，計算效率比對稱加密的效率要低。根據(jù)可搜索加密算法的一般流程，得出一般性的系統(tǒng)模型如圖1.1�？伤阉骷用芊桨甘钱�(dāng)前解決密文檢索問題的相對較好的思路。在可搜索加密的研究背景下，，人們又開始專注于如何提高密文搜索效率。本文將主要研究動態(tài)環(huán)境中的可搜索加密方案，針對關(guān)鍵字猜測攻擊提高方案的安全性，并從用戶的行為習(xí)慣入手，思考如何實(shí)現(xiàn)模糊關(guān)鍵字的搜索。圖 1.1: 可搜索加密一般流程1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀為了解決密文域上的搜索問題，Song 等人[5]于 2000 年提出了可搜索加密算法，該算法實(shí)現(xiàn)了可控搜索和隱藏搜索：可控搜索是指在沒有得到用戶授權(quán)的情況下，不可信的云服務(wù)器無法進(jìn)行搜索；隱藏搜索是指不可信的云服務(wù)器根據(jù)用戶要求進(jìn)行搜索時，得不到關(guān)鍵字的任何信息。該方案使用流密碼的方式加密文件，用線性掃描來實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵字搜索。這樣的方式使得搜索效率隨著文件數(shù)量的增大而降低。Wang 等人在 [6] 中提出了針對單關(guān)鍵字檢索的對稱可搜索加密方案

關(guān)鍵字