針對用戶在使用云端數(shù)據(jù)過程中遇到遍歷速度過慢和數(shù)據(jù)安全性過低的問題,對關(guān)鍵詞可搜索加密技術(shù)進行改進;將橢圓曲線加密（elliptic curve cryptography, ECC）機制與多關(guān)鍵詞可搜索加密方案相結(jié)合,在可搜索加密過程中用橢圓曲線對關(guān)鍵詞進行編碼、加密以及解密處理,同時對關(guān)鍵詞進行相關(guān)性分數(shù)計算,根據(jù)分數(shù)選擇最符合查詢要求的文檔,使用倒排序索引結(jié)構(gòu),提高遍歷速度;從數(shù)據(jù)集文件中提取關(guān)鍵詞,在虛擬機上進行實驗。結(jié)果表明,基于ECC的多關(guān)鍵詞可搜索加密方案既能減少關(guān)鍵詞陷門的生成時間,又能提高檢索效率,保證檢索文件的高效性以及安全性。 

【文章來源】：濟南大學學報(自然科學版). 2019,33(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

傳統(tǒng)的倒排序索引結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的倒排序索引結(jié)構(gòu)在可搜索加密過程中，用戶將數(shù)據(jù)文件上傳至云服務(wù)器便于其他用戶共享，其他用戶在下載資源的過程中容易造成數(shù)據(jù)泄露，受到非法用戶攻擊。為了更加安全地保護數(shù)據(jù)資源以及實現(xiàn)更加安全的高效密文檢索方案，本文中在傳統(tǒng)的倒排序索引結(jié)構(gòu)上進行改進，利用ECC算法生成的關(guān)鍵詞點進行加密后(加密曲線點－文件)作為倒排序索引結(jié)構(gòu)“關(guān)鍵詞－文件”的結(jié)構(gòu)，用加密得到的密文邏輯指針、密態(tài)邏輯地址，替換原來索引結(jié)構(gòu)中的邏輯指針和邏輯地址，形成安全的倒排序索引結(jié)構(gòu)，如圖2所示。圖2安全的倒排序索引結(jié)構(gòu)2方案設(shè)計2．1方案模型系統(tǒng)參與者包括3個主體，即數(shù)據(jù)擁有者、數(shù)據(jù)用戶和云服務(wù)器，模型圖如圖3所示。1)數(shù)據(jù)擁有者。數(shù)據(jù)擁有者被視為數(shù)據(jù)集的主要貢獻者和控制者，負責通過云服務(wù)器外包數(shù)據(jù)，以方便使用相應(yīng)的合法數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)擁有者對關(guān)鍵詞進行處理，利用橢圓曲線的思想，將關(guān)鍵詞集合加載在曲線上形成曲線點，并對其進行加密。在可搜索加密方案中，數(shù)據(jù)擁有者使用加密關(guān)鍵詞集合創(chuàng)建倒排序索引結(jié)構(gòu)，并將加密的數(shù)據(jù)文件、索引結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息上傳至云端服務(wù)器。2)數(shù)據(jù)用戶。數(shù)據(jù)用戶接收數(shù)據(jù)擁有者共享的關(guān)鍵詞、對稱密鑰和其他參數(shù)。數(shù)據(jù)用戶生成對所需關(guān)鍵詞的請求，并將查詢向量發(fā)送給云服務(wù)器，在接收到返回值后對其進行解碼并選擇所需文件，數(shù)據(jù)用戶用相應(yīng)的對稱密鑰解密。3)云服務(wù)器。云服務(wù)器提供數(shù)據(jù)托管服務(wù)，并存儲從數(shù)據(jù)擁有者外包的加密數(shù)據(jù)和索引，為數(shù)據(jù)用戶提供相應(yīng)關(guān)鍵詞陷門請求的搜索服務(wù)。本文中所提方案傾向于在云服務(wù)器端保持最大可能地處理和計算，以使其適合數(shù)據(jù)用?

圖3方案模型2．2可搜索加密過程基本的可搜索加密過程主要有4個步驟，即參數(shù)生成、索引建立、陷門生成以及檢索查詢。1)參數(shù)生成。在可搜索加密過程中，數(shù)據(jù)擁有者根據(jù)選擇的加密方案產(chǎn)生相關(guān)密鑰，該密鑰用于對文件、可搜索索引以及檢索請求的加解密。2)索引建立。多個數(shù)據(jù)文件形成文件集合C，數(shù)據(jù)擁有者從中提取關(guān)鍵詞，形成關(guān)鍵詞集合W，利用關(guān)鍵詞集合生成可搜索索引I，選擇加密算法，將索引I加密形成更加安全的索引結(jié)構(gòu)I'，最后將安全索引I'與加密的數(shù)據(jù)文件集合上傳至云端服務(wù)器。3)陷門生成。數(shù)據(jù)用戶在使用云端文件時，首先獲得數(shù)據(jù)擁有者的授權(quán)，根據(jù)查詢關(guān)鍵詞w生成檢索請求Q，并根據(jù)該檢索請求生成與安全索引兼容的陷門T進行檢索。4)檢索查詢。數(shù)據(jù)用戶將安全陷門T上傳至云服務(wù)器端，云服務(wù)器根據(jù)陷門遍歷，并返回給數(shù)據(jù)用戶相關(guān)度最高的文檔，數(shù)據(jù)用戶對文檔進行解密并使用。2．3具體工作過程基于ECC算法的可搜索加密過程主要由7部分組成。1)初始化階段。①在所提出的方案中，數(shù)據(jù)擁有者與數(shù)據(jù)用戶共享關(guān)鍵詞、對稱密鑰、ECC密鑰和參數(shù)。ECC公鑰實際上是橢圓曲線上的點。②數(shù)據(jù)擁有者從包含n個文件的數(shù)據(jù)集C中提取關(guān)鍵詞集合W=(w1，w2，…，wi)，并且計算每個關(guān)鍵詞的詞頻F和逆文檔頻率F'，得到相關(guān)性分數(shù)Sw，對每個數(shù)據(jù)文件設(shè)置標識符，形成文件標識符FidD=(fid1，fid2，…，fidn)。2)對關(guān)鍵詞進行預(yù)處理，將關(guān)鍵詞編碼在橢圓曲線上。①曲線密鑰生成。數(shù)據(jù)所有者選擇


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