对称可搜索加密的安全性研究进展

为节约本地存储空间以及管理开销,文件可通过云存储服务被上传到云服务器。云存储服务作为一项重要的云技术已得到了广泛的研究和应用。文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求,但若以传统的加密方式将加密后的文件上传服务器又使服务器失去检索原文件的能力。可搜索加密(Searchable Encryption,SE)是近年来发展的一种支持用户在密文上进行关键字查找的密码学原语,它将用户的文件进行特殊的加密后上传到云服务器上,实现服务器可以根据关键字进行安全检索文件的功能,在方便用户使用的同时,也保护了文件的隐私安全。本文介绍了可搜索加密的基本概念,从对称可搜索加密的构建方法和加密手段出发,归纳总结了已有的对称可搜索加密的安全性结果。我们重点梳理了对称可搜索加密的适应性安全模型的发展历程,分析了推理攻击,文件注入攻击,以及新的安全模型与对抗手段,并指出目前可搜索加密安全性研究所面临的主要问题以及未来的发展方向。     

公钥可搜索加密体制综述

伴随着云计算技术的广泛应用,外包到云服务器存储的数据通常采用密文方式进行存储以确保数据安全和用户隐私。可搜索加密体制允许用户对密文数据通过关键词进行检索,从而极大减少了数据共享用户的通信和计算开销。基于公钥的可搜索加密体制解决了对称可搜索加密体制中的密钥分发问题而受到广泛关注。本文侧重于阐述公钥可搜索加密体制的研究进展,描述了它的形式化定义、安全模型;分析和讨论了典型的公钥可搜索加密体制的设计机理、相关的扩展方案以及它们的安全性问题。最后,本文还讨论了公钥可搜索加密体制的应用场景,并指出了未来可能的发展方向。     

具有高效授权的无证书公钥认证可搜索加密方案

设计了1个高效授权的无证书密码环境下的公钥认证可搜索加密方案的安全模型,并提出了具体的具有高效授权的无证书公钥认证可搜索加密方案。该方案中云服务器利用数据属主对密文关键词索引的签名进行数据属主的身份验证;其次,数据用户对授权服务器进行授权,授权服务器可以对数据用户进行验证,若数据用户合法,则协助数据用户对云服务器返回的密文执行有效性的验证;同时,数据属主与数据用户利用云服务器公钥生成的密文关键词索引与陷门搜索凭证,可以保证密文关键词索引与陷门搜索凭证满足公开信道中的传输安全。最后使用仿真验证了所提方案的效率。     

可撤销的多关键字公钥可搜索加密方案

在云计算应用中,为保证隐私数据安全,用户需要将数据在本地加密后再上传至云服务器。可搜索加密技术允许用户直接检索服务器上的加密数据,获得检索权限的用户往往可以无限制地检索密文。在现实应用中,用户密钥的丢失及恶意攻击容易对隐私数据产生安全威胁,用户不应该持续保持对数据的检索能力。为此,提出了一个支持用户检索权限撤销的公钥可搜索加密方案。将系统的整个生命周期划分为不同时段,下个时段的密文由上个时段的密文进化而来,通过密文进化及时间密钥的分发控制实现用户权限的撤销。方案在支持多关键字检索的同时降低方案的计算开销,并且撤销用户对此前时刻所有密文的检索能力,保证密文的前向安全性。     

基于SM9的公钥可搜索加密方案

云存储技术因其使用便捷、性价比高等优势得以迅速发展, 越来越多用户将个人数据外包至第三方云服务器存储。虽然数据加密存储可有效保护数据安全和用户隐私, 但传统的对称/非对称加密技术会影响数据检索和使用。可搜索加密是一种特殊的加密技术, 一经提出便备受关注, 在保障数据机密性的同时可提供数据检索功能。目前, 国内外学者提出了大量可搜索加密方案, 但现有方案都基于国外密码算法设计, 尚未见基于国产商用密码算法的可搜索加密方案在国内外刊物上公开发表, 不符合我国密码核心技术自主可控的要求。为了丰富国产商用密码算法在可搜索加密方面的研究, 满足云存储领域的数据安全检索需求, 本文以 SM9 标识加密算法为基础, 构造了一种公钥可搜索加密方案 (SM9-PEKS)。在 q-ABDHE 安全假设和随机谕言模型下, 本文首先证明 SM9 标识加密算法的匿名性, 进而证明 SM9-PEKS 方案的安全性。理论分析和编程实现结果表明, 与常用经典的公钥可搜索加密方案相比, 本文方案在增加 64 字节通信代价的情况下, 可至少降低 31.31%的计算开销。最后, 提出了未来可能的研究方向。     

基于云存储的多用户可搜索加密方案

云存储服务允许用户外包数据并以此来降低资源开销。针对云服务器不被完全信任的现状,文章研究如何在云环境下对数据进行安全存储和加密搜索。多用户的可搜索加密方案为用户提供了一种保密机制,使用户可以在不受信任的云存储环境下安全地共享信息。在现有的可搜索加密方案的基础上,文章提出了一种安全有效的带关键字搜索的加密方案,以及更加灵活的密钥管理机制,降低了云端数据处理的开销。     

可搜索加密的研究进展

可搜索加密是解决云端不可信条件下加密数据安全云检索的重要方法。针对可搜索公钥加密、可搜索对称加密这2种可搜索加密类型,分别介绍了近几年来学术界的主要成果及其存在的问题、解决方法。在可搜索公钥加密领域,主要介绍了高安全条件下降低检索复杂度的方法;在可搜索对称加密领域,主要介绍了高安全条件下支持物理删除的方法。     

隐私保护的图像内容检索技术研究综述

随着智能设备与社交媒体的广泛普及,图片数据的数量急剧增长,数据拥有者将本地数据外包至云平台,在云服务器上实现数据的存储、分享和检索。然而,图像数据含有大量有关用户的敏感信息,外部攻击者和不完全可信的云服务器都试图获取原始图像的内容,窥探用户隐私,造成严重的隐私泄露风险。回顾了近年来隐私保护需求下图像内容检索技术的研究进展,总结了应用于该技术的图像加密算法,包括同态加密、随机化加密和比较加密,围绕这3种密码技术,详细分析和比较了典型的解决方案,并介绍了索引构造的改进策略。最后,总结和展望了未来的研究趋势。     

复杂语义可搜索加密研究

可搜索加密是一种支持用户在密文上进行关键词检索的密码学原语,能够为用户节省大量的网络和计算开销.进一步地,复杂语义可搜索加密,主要包括通配符可搜索加密、模糊关键词可搜索加密和多关键词可搜索加密,能够支持用户对密文进行各种形式多样化的搜索,而不局限于完整的单关键词搜索,更切合用户的实际搜索情形.本文主要从上述三类复杂语义...     

基于区块链的多关键字细粒度可搜索加密方案

密文策略下基于属性的关键字搜索(CP-ABKS)技术可以对加密的数据实现细粒度控制和检索。现有CP-ABKS方案较少考虑云服务器的恶意行为和搜索过程的公平支付,且通常只支持单关键字密文检索。对此,文章提出基于区块链的多关键字细粒度可搜索加密方案。利用密文策略下基于属性的加密技术满足多用户检索,实现了细粒度访问控制和访问策略隐藏。结合区块链技术避免了恶意云服务器对索引的篡改,使用智能合约保障了用户和数据拥有者之间的公平支付。此外,文章方案还实现了多关键字检索,且无需第三方验证实体就可以保证用户得到正确的检索结果。安全性分析表明文中方案能够保证关键字和访问策略的不可区分性,并通过性能评估验证了该方案在保证效率的同时具有更优的功能。     

基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案

云存储服务的出现可将文件上传至云服务器, 节约了本地的信息存储空间以及管理开销。文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求, 但若将加密后的文件上传至云服务器, 将失去搜索原文件的能力。因此, 可搜索加密技术的出现解决了用户如何在文件不解密的情况下搜索加密数据。目前现有的单关键字可搜索加密方案会产生许多与检索内容不符合的信息,没有考虑数据用户细粒度搜索权限和搜索效率, 以及因云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护等问题。针对以上问题, 该文提出了基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案。该方案使用多关键字可搜索加密技术实现了加密数据的有效搜索; 利用基于属性的加密技术实现加密数据的细粒度访问控制; 结合区块链的智能合约技术, 经过多笔交易获得搜索结果。并且利用区块链的不可篡改性, 满足了方案中相关性质的公平性, 保证了在方案中三方的公平性和安全性并进行了相关分析。在随机预言机模型下, 基于困难问题假设证明了方案的关键字安全及陷门安全, 即所提方案满足在选择关键字攻击下的关键字密文不可区分性安全和陷门不可区分性安全。最后通过数值分析表明该方案在关键字密文生成阶段和关键字搜索阶段具有较高的效率。并展望了在未来的工作中考虑将其应用于电子病历数据共享等场景中, 以获得更实用的价值。     

区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案

可搜索加密技术在不解密的情况下搜索加密数据.针对现有的可搜索加密技术没有考虑数据用户细粒度搜索权限的问题,以及现有的可搜索加密方案中因云存储的集中化对数据安全和隐私保护带来的问题,提出了区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案.该方案利用可搜索加密技术实现加密数据在区块链上的安全搜索,利用基于属性的加密技术实现数据的细粒度访问控制,利用区块链不可篡改的特性确保关键字密文的安全.在该方案中属性基加密技术用来加密关键字,区块链上存储关键字密文,云服务器上存储关键字密文和数据密文.基于困难问题假设,证明该方案能够保证关键字密文和陷门的安全性.数值实验结果表明:该方案在密钥生成阶段、陷门生成阶段、关键字搜索阶段具有较高的效率.     

可搜索加密机制研究与进展

随着云计算的迅速发展,用户开始将数据迁移到云端服务器,以此避免繁琐的本地数据管理并获得更加便捷的服务.为了保证数据安全和用户隐私,数据一般是以密文存储在云端服务器中,但是用户将会遇到如何在密文上进行查找的难题.可搜索加密（searchable encryption,简称SE）是近年来发展的一种支持用户在密文上进行关键字查找的密码学原语,它能够为用户节省大量的网络和计算开销,并充分利用云端服务器庞大的计算资源进行密文上的关键字查找.介绍了SE机制的研究背景和目前的研究进展,对比阐述了基于对称密码学和基于公钥密码学而构造的SE机制的不同特点,分析了SE机制在支持单词搜索、连接关键字搜索和复杂逻辑结构搜索语句的研究进展.最后阐述了其所适用的典型应用场景,并讨论了SE机制未来可能的发展趋势.     

基于可搜索加密机制的数据库加密方案

近年来,数据外包的日益普及引发了数据泄露的问题,云服务器要确保存储的数据具有足够的安全性,为了解决这一问题,亟需设计一套高效可行的数据库加密方案,可搜索加密技术可较好地解决面向非结构文件的查询加密问题,但是仍未较好地应用在数据库中,因此,针对上述问题,提出基于可搜索加密机制的数据库加密方案.本文贡献如下:第一,构造完整的密态数据库查询框架,保证了数据的安全性且支持在加密的数据库上进行高效的查询;第二,提出了满足IND-CKA1安全的数据库加密方案,在支持多种查询语句的前提下,保证数据不会被泄露,同时在查询期间不会降低数据库中的密文的安全性;第三,本方案具有可移植性,可以适配目前主流的数据库如MySQL、PostgreSQL等,本文基于可搜索加密方案中安全索引的构建思想,利用非确定性加密方案和保序加密方案构建密态数据库安全索引结构,利用同态加密以及AES-CBC密码技术对数据库中的数据进行加密,实现丰富的SQL查询,包括等值查询、布尔查询、聚合查询、范围查询以及排序查询等,本方案较BlindSeer在功能性方面增加了聚合查询的支持,本方案改善了CryptDB方案执行完成SQL查询后产生相等性泄露和顺序泄露的安全性问题,既保证了数据库中密文的安全性,又保证了系统的可用性,最后,我们使用一个有10000条记录的Student表进行实验,验证了方案框架以及算法的有效性,同时,将本方案与同类方案进行功能和安全性比较,结果表明本方案在安全性和功能性之间取得了很好的平衡.     

群组内基于区块链的匿名可搜索加密方案

公钥可搜索加密技术不仅可以保护云存储中用户的数据隐私,还可以提供数据在不解密的条件下进行密态数据搜索的功能。针对群组内用户进行密文安全搜索的需求,本文以群组为单位使用基于身份的广播加密进行数据的加密与密钥封装,以基于身份的可搜索加密构造关键词密文及关键词陷门,提出了一种群组内的公钥可搜索加密方案,保证了只有群组内的授权用户才可以进行安全搜索并解密数据。此外,为保护用户的身份隐私,通过构造匿名身份,避免了因云服务器好奇行为而造成的用户身份泄露问题。同时,在按需付费的云环境中,为了防止云服务器向用户返回部分或不正确的搜索结果,文章结合区块链技术,使用区块链作为可信第三方,利用智能合约的可信性,在用户验证搜索结果正确后向云服务器支付搜索费用,解决了用户与云服务器之间的公平支付问题。并加入了违规名单机制,防止恶意用户对系统可用性造成影响。在安全性方面,通过基于判定性双线性Diffie-Hellman问题与判定性Diffie-Hellman问题进行安全性分析,证明了在随机谕言机模型与标准模型下方案满足关键词密文与关键词陷门的不可区分性。最后,通过功能对比表明本方案有较强的实用性,利用Charm-crypto密码库对方案进行效率对比,其结果表明本方案与其他相关方案相比具有较低的计算以及通信开销。     

可搜索加密技术研究综述

从可搜索加密的两类基本问题出发,回顾了相关研究历史.介绍了可搜索加密的分类,包括其应用场景和应用模型,并探讨了相应的解决策略,从构造角度,将其分为对称可搜索加密和非对称可搜索加密.基于这种分类,围绕基本定义、典型构造和扩展研究,对可搜索加密相关工作进行了综述.最后,总结和展望了待解决的关键性问题和未来的研究方向.这些工作将对可搜索加密的进一步研究起到一定的促进作用.