支持关键字更新的基于属性可搜索加密方案

针对云存储环境中重要通知、广播消息、数据共享等敏感性较高的数据访问控制需求,提出和设计出一种适用于云存储环境支持关键字更新的可搜索加密方案。方案中的文件明文采用基于属性的加密算法,可以实现文件密文只加密一次就可被多个用户私钥搜索,避免了针对不同用户数据拥有者需要多次加密的问题,降低了网络开销。但是现有的基于属性的可搜索加密方案无法实现文件索引的更新,针对此问题,采用带计数器的布隆过滤器对文件关键字进行处理,能够允许用户在索引密文中添加或者删除关键字,实现文件索引的动态更新,提高了检索效率。给出方案的正确性分析、安全分析以及效率分析。分析结果表明:文件索引和陷门经过带计数器的布隆过滤器并进行向量加密后,的确能够实现增加和删除关键字;采用对称加密的思想对文件和索引进行加密后,明文和索引也都是安全的;通过与其他方案的计算量和适应性对比,可以发现方案的计算量较低,适应性强。     

改进的高效动态可搜索加密方案

为解决云存储环境下加密数据的安全检索问题,对现有算法进行改进,提出一种高效且安全的可搜索加密方案。该方案利用哈希链表构建三个索引表：文件索◢引表γ▼f▽、搜索索引表γ▼w▽、删除索引表γ▼d▽,后两者是在每次搜索过程中根据搜索凭证和访问格式逐渐建立的,有效分摊了总的搜索时间,且关键词二次搜索的时间消耗为常量。为提高◣更新效率,与原算法相比,增加了删除索引表,测试结果表明,改进后的方案删除操作的时间消耗一般可减少30%~60%。通过泄露函数证明在更新过程中不会泄露访问格式外的更多信息,安全性较高。     

支持文件动态更新的基于属性可搜索加密方案

针对云存储环境中重要通知、消息广播、数据共享等敏感性较高的数据访问控制需求,提出和设计一种云存储环境中支持文件动态更新的可搜索加密方案。方案中的文件明文采用基于属性的加密算法加密,将密文与私钥和属性相关联,可以非常灵活的表示访问控制策略,大大降低了数据共享细粒度访问控制所带来的网络带宽和发送节点的处理开销,可以实现文件只加密一次就可被多个用户私钥搜索,避免了针对不同用户需要多次加密的问题。但是现有的基于属性的可搜索加密方案无法实现文件的动态更新操作,针对此问题,采用对称可搜索加密的思想来建立索引,这种通过数组和链表来来存储索引信息的方式可以实现只搜索一次就可以获得包含此关键字的所有文件,无需逐个文件进行遍历,所以具有较高的搜索效率。并通过添加额外删除数组、列表,实现了文件的动态更新,可以增加或者删除密文文件。最后给出了方案的安全性分析和性能分析,并与几种类似的索引建立方案进行了对比,对比发现本方案搜索效率高,索引长度较少,实现了文件的动态更新还能达到更高的安全级别（CKA-2）,具有更好的应用性和扩展性。     

公开信道下多服务器多关键词多用户可搜索加密方案

可搜索加密服务中,为了避免服务器集中检索从而推测出密文关键词信息,数据属主希望将不同的数据密文与关键词索引分别存储在不同的服务器上。结合多用户可搜索加密方案和多服务器特性设计了一种公开信道下多服务器多关键词多用户可搜索加密方案。数据属主和数据用户利用服务器的公钥生成密文索引与陷门搜索凭证,满足在公开信道中传输。分析结果表明,新方案具有较低的通信代价,并且在随机预言机模型下基于判定性Diffie-Hellman问题假设证明了新方案在适应性选择关键词攻击下密文索引不可区分。     

基于错误学习的自适应等级可搜索加密方案

针对现有分等级可搜索加密方案存在不能有效抵抗量子攻击以及不能灵活添加与删除等级的问题,提出一种基于错误学习的自适应等级可搜索加密（AHSE）方案。首先,利用格的多维特点并基于格上错误学习（LWE）问题,使该方案能有效抵抗量子攻击;其次,构造条件键对用户进行明确的等级划分,使用户只能搜索其所属等级下的文件,实现有效的等级访问控制;同时,设计一种分段式索引结构,其等级能够灵活添加与删除,具有良好的自适应性,可以满足不同粒度访问控制的需求,并且,该方案中所有用户仅共享一张分段式索引表即可实现搜索,从而有效提高搜索效率;最后,理论分析表明,该方案中用户和文件的更新、删除以及等级变动简单、易于操作,适用于动态的加密数据库、云医疗系统等环境。     

云环境中基于目标检测的密文图像检索方案

越来越多的企业和个人用户选择将大量的图像文件存储在云服务器中,并提供图像的检索和共享功能。为了保障所存储的重要图像信息不被窃取,图像文件以加密的形式存储在云服务器中,这给图像的检索操作带来了挑战。传统的明文检索方案已经无法适用,并且如何保证大量密文图像数据的检索效率和精确度也是一个重要问题。针对上述问题,提出了一种云环境中基于目标检测的密文图像检索方案,利用基于深度学习的目标检测模型Faster R-CNN对图像精确提取关键词集合和特征向量,使用关键词集合对图像集合粗分类,使用多重线性映射对关键词加密并构建安全索引,以高效检索出匹配的图像集合,再对图像特征向量精确匹配,实现图像的细分类,以检索出最终的图像。安全性分析和性能评估表明该方案具有高安全性、检索效率和精确度。     

一个具有前向安全和后向安全的可验证多关键字可搜索加密方案

随着现代社会软硬件技术的快速发展，云计算技术对于客户端的数据存储和计算提供了巨大的帮助，为用户节省了大量成本.而在存储的同时，用户可以通过可搜索加密（SE,Searchable Encryption）技术，对存储数据进行加密搜索，同时确保数据的安全性和搜索隐私性.本方案使用公钥加密实现了数据拥有者和数据使用者之间的多关键字可搜索加密，数据使用者搜索时以出现频率最少的关键字作为主关键字进行加密搜索，并且云服务器对每个索引密文只需要一次计算即可得到准确的多关键字搜索结果，最大程度降低了无关文件的访问，节约了大量时间成本.而在存储和搜索过程中，我们认为云服务器是诚实且好奇的系统，它会诚实地为用户存储数据，并正确执行存储和计算过程，但是其会对存储的数据产生好奇感，即窥探用户的数据，并且对每次的搜索结果很感兴趣.为减少多关键字可搜索加密方案的信息泄露，提高安全性，提出的方案具有前向安全和后向安全的特性，在动态更新时为每次更新的状态创建一种隐式结构，使得云服务器只需要保存最新一次的更新状态就能保证对所有数据进行搜索，并且每个更新状态只保存前一次更新状态的信息，实现了前向安全性;通过将每次对文件的更...     

基于计数型布隆过滤器的可排序密文检索方法

云计算环境下密文检索困难,已有的可搜索加密方案存在时间效率低、文件检索索引不支持更新、检索结果不能实现按精确度排序等问题。首先基于计数型布隆过滤器构建文件检索索引,将文件集中的关键词哈希映射到计数型布隆过滤器索引向量,实现了按关键词进行密文检索,同时,支持密文检索索引的动态更新。其次,由于计数型布隆过滤器本身不具备语义功能,不能实现按相关度对检索结果排序,引入关键词频率矩阵和词频逆文本频率（TF-IDF）模型计算关键词的相关度分值,以实现按相关度分值对检索结果排序。最后,理论和实验性能分析证明了该方法的安全性、可更新能力、可排序能力和高效性。     

分布式环境下多关键词并行密文检索方案

对于可搜索加密需要均衡数据的安全性和检索效率。针对SSE-1密文检索方案中检索性能低、单关键词检索模式不足和传统单服务器架构中的单机资源局限性等问题，设计并实现了一种多关键词并行密文检索系统。该系统采用不同的索引加密方式提高密文检索性能；通过对密文倒排索引的切分实现倒排索引的分块检索，克服了单机资源的局限性并提高了检索效率；通过结合分布式特点扩展了传统单机检索架构并实现了多关键词的并行检索。实验结果表明，与SSE-1方案相比，在保证密文数据安全性的前提下所提方案能够提高检索、更新等操作的效率，实现多关键词的检索，同时动态扩展系统分布式架构以提高系统负载能力。     

基于布隆过滤器属性基的多关键词可搜索方案

在云计算环境下,基于属性加密的多关键词可搜索加密能够同时实现对加密数据的访问控制和加密数据可搜索。为提高密文检索效率、降低关键词索引代价,本文提出一种基于布隆过滤器属性基的多关键词搜索方案。首先,对于文件关键词集合,利用布隆过滤器生成对应于关键词集合的固定长度索引向量,从而降低关键词索引的存储复杂度。然后,为防止敌手对索引的统计分析,利用置换将索引向量中元素随机化,同时利用属性加密技术将此置换进行共享,只有合法用户才能获取此置换并构建查询关键词的陷门。最后,通过安全性分析和实验分析,表明本文方案的安全性、高效性和实用性。     

Zero knowledge based client side deduplication for encrypted files of secure cloud storage in smart cities

As typical applications in the field of the cloud computing, cloud storage services are popular in the development of smart cities for their low costs and huge storage capacity. Proofs-of-ownership (PoW) is an important cryptographic primitive in cloud storage to ensure that a client holds the whole file rather than part of it in secure client side data deduplication. The previous PoW schemes worked well when the file is in plaintext. However, the privacy of the clients’ data may be vulnerable to honest-but-curious attacks. To deal with this issue, the clients tend to encrypt files before outsourcing them to the cloud, which makes the existing PoW schemes inapplicable any more. In this paper, we first propose a secure zero-knowledge based client side deduplication scheme over encrypted files. We prove that the proposed scheme is sound, complete and zero-knowledge. The scheme can achieve a high detection probability of the clients’ misbehavior. Then we introduced a proxy re-encryption based key distribution scheme. This scheme ensures that the server knows nothing about the encryption key even though it acts as a proxy to help distributing the file encryption key. It also enables the clients who have gained the ownership of a file to share the file with the encryption key generated without establishing secure channels among them. It is proved that the clients’ private key cannot be recovered by the server or clients collusion attacks during the key distribution phase. Our performance evaluation shows that the proposed scheme is much more efficient than the existing client side deduplication schemes.     

A privacy-preserving multi-keyword ranked retrieval scheme in cloud computing

ABSTRACT

Big data and cloud computing could bring security problems. In order to ensure data security and user privacy, people would choose to store data in the cloud with ciphertext. How to search data efficiently and comprehensively without decryption has become the focus of this paper. In this paper, we propose an efficient privacy protection scheme. In this scheme, Elliptic Curve Cryptography (ECC) is adopted to encrypt the data. It can reduce the computing cost of encryption and decryption uploading the encrypted files and indexes to the cloud server. Then it can authorize users to generate trap door using hash conflict function, and send it to Cloud Service Provider (CSP) for searching for matched ciphertext. The CSP uses the Apriori algorithm to extend keywords and search index to match the ciphertext. In this paper, we will use the Apriori algorithm to extend the keywords’ semantics, match the index list based on these keywords, and return the requested file-set which is more consistent with the user’s search. Experiments show that compared with traditional methods, files can be encrypted, decrypted, and recovered more quickly when we use this method. It can also ensure the privacy of data and reduce the communication overhead.     

基于Ceph存储系统的小文件存储优化方案

针对Ceph存储系统面对小文件存储时存在元数据服务器性能瓶颈、文件读取效率低等问题.本文从小文件之间固有的数据关联性出发,通过轻量级模式匹配算法,提取出关联特征并以此为依据对小文件进行合并,提高了合并文件之间的合理性,并在文件读取时将同一合并文件内的小文件存入客户端缓存来提高缓存读取命中率,经过实验验证本文的方案有效的提高了小文件的访问效率.     

基于混合云架构的深度语义密文检索

针对传统的云环境下密文检索方案基于统计学模型来生成文件向量和检索向量,并没有考虑文件和请求的深层次语义信息,提出一种基于混合云架构的深层次语义密文检索模型。通过私有云联邦学习神经网络模型构建向量生成模型,通过公有云存储密文数据。另外,提出密倒排索引表来存放文件向量,在公有云的检索过程中,保证检索信息不被泄露的情况下提高检索的效率。对真实数据集的分析和实验表明,提出的方案在安全性和搜索效率方面都优于目前同类型的密文检索方案。     

基于属性代理重加密技术与可容错机制相结合的数据检索方案

针对云服务器上用户信息的隐私问题,提出一种基于属性代理重加密技术与容错机制相结合的方案。该方案将用户存储的数据分为文件和文件的安全索引,将其分别进行加密后存储在不同的云服务器上。首先,利用倒排序结构构造文件的安全索引,并使用模糊提取器对关键字进行预处理,用户可以通过该安全索引进行容错的多关键字搜索;其次,设置访问控制树对解密密钥重加密,实现权限管理,即实现数据在云端的有效共享;最后,通过Complex Triple Diffle-Hellman难题证明该方案生成的系统主密钥是安全的,因此该方案在云环境下也是安全的。与已有的方案的对比分析表明,该方案可减少密钥重加密、解密 等的计算量,同时通过加入容错处理机制提高了数据检索的效率。     

云存储威胁模型的伪随机双线性映射完整性检查

在云存储应用中,用户文件不在本地存储,因此文件安全性、数据机密性和鲁棒性是关键问题。首先,针对现有文献提出的多个密钥服务器的安全擦除码存储系统未考虑数据鲁棒性导致数据恢复存在缺陷的问题,利用伪随机双线性映射构建云存储完整性检查策略威胁模型;其次,编制接口文件块结构,并参照相关文献算法进行完整性检查方案设计,实现多密钥服务器安全擦除码存储系统算法功能补充,并给出算法计算复杂度分析;最后,实验结果显示,所提出的完整性检查方案可实现较大的数据成功检索概率。     

基于Paillier加密的数据多副本持有性验证方案

云存储服务中,用户将数据存储在不可信的云储存服务器上,为检查云存储中服务提供商(CSP)是否按协议完整地存储了用户的所有数据副本,提出一种 支持对数据副本进行动态操作 的基于Paillier加密的数据多副本持有性验证方案, 即DMR-PDP方案。该方案为实现多副本检查,将文件块以文件副本形式存储在云服务器上,将各副本编号与文件连接后利用Paillier密码系统生成副本文件以防止CSP各服务器的合谋攻击。利用BLS签名实现对所有副本的批量验证。将文件标志和块位置信息添加到数据块标签中,以保证本方案的安全性,支持对文件的动态更新操作。安全性分析和仿真实验结果表明,该方案在安全性、通信和计算开销方面的性能优于其他文献提出的方案,极大地提高了文件存储和验证的效率,减少了计算开销。     

Enabled/disabled predicate encryption in clouds

Predicate encryption is a cryptographic primitive that provides fine-grained control over access to encrypted data. It is often used for encrypted data search in a cloud storage environment. In this paper, we propose an enabled/disabled predicate encryption scheme, which is the first work that provides timed-release services and data self-destruction (they correspond to the terms “enabled” and “disabled,” respectively). Owing to these properties, the sender can set the readable/unreadable time of the files to be sent to the receiver. The receiver can read the sent file only after the readable time. After the unreadable time, the structure of the file will be destroyed and the file will become unreadable. Furthermore, for practical usage purposes, the extended scheme, which is based on the proposed scheme, provides not only timed-release services and data self-destruction but also long message encryption and undecryptable search. In the extended scheme, the length of encrypted messages does not depend on the order of the group. Moreover, the cloud server can obtain only the matched ciphertexts after the search.     

Verifiable Outsourcing of High-Degree Polynomials and Tts Application in Keyword Search

In big data era, people cannot afford more and more complex computation work due to the constrained computation resources. The high reliability, strong processing capacity, large storage space of cloud computing makes the resource-constrained clients remotely operate the heavy computation task with the help of cloud server. In this paper, a new algorithm for secure outsourcing of high degree polynomials is proposed. We introduce a camouflage technique, which the real polynomial will be disguised to the untrusted cloud server. In addition, the input and output will not be revealed in the computation process and the clients can easily verify the returned result. The application of the secure outsourcing algorithm in keyword search system is also studied. A verification technique for keyword search is generated based on the outsourcing algorithm. The client can easily verify whether the server faithfully implement the search work in the whole ciphertext space. If the server does not implement the search work and returns the client “null” to indicate there is no files with the query keyword, the client can easily verify whether there are some related files in the ciphertext database.