可搜索加密研究进展综述

随着云计算的迅速发展,为保护用户外包数据的安全和用户隐私,越来越多的企业和用户选择将数据加密后上传。因此,对云服务器上加密数据的有效搜索成为用户关注的重点。可搜索加密技术是允许用户对密文数据进行检索的密码原语,利用云服务器的强大计算资源进行关键词检索。根据使用密码体制的不同,介绍了可搜索加密的分类,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,首先介绍了典型方案,之后从可搜索加密的语句表达能力和安全性2方面进行介绍,并指出了该领域当前研究中急需解决的问题及未来研究方向。     

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...     

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。     

云环境下基于属性的多关键字可搜索加密方案

可搜索加密技术可在不解密数据密文的同时实现密文关键字的检索,很好地保护了数据存储方的隐私.针对目前大多数可搜索加密方案无法支持用户自定义搜索策略的问题,提出了一种安全、高效、可支持任意表达的基于属性可搜索加密方案.该方案首先基于LSSS搜索结构,支持任意合取、析取或单调布尔表达式的多关键字搜索策略,用户使用私钥为LSS...     

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.     

具有密文等值测试功能的公钥加密技术综述

作为解决云环境中多公钥加密计算问题的重要方法之一，密文等值测试技术可以实现对不同公钥加密的数据进行比较，使测试者在不对密文进行解密的前提下判断密文对应的明文是否相同。首先介绍了密文等值测试概念及其安全模型，总结了目前提出的6种授权模式所适用的场景以及对应的输入与输出；然后对比了密文等值测试技术与公钥可搜索加密技术的异同，阐述并分析了包括公钥、基于身份和基于属性在内的若干典型密文等值测试方案；最后讨论了密文等值测试的应用场景并对来来的研究进行展望。     

一种可验证的公钥可搜索加密方案

公钥可搜索加密能实现基于密文的信息检索,适用于云计算环境。但现有公钥可搜索加密方案普遍依赖于双线性对,并且无法对服务器返回的搜索结果进行验证,效率和安全性较低。为此,基于El Gamal加密算法提出一种可验证的公钥可搜索加密方案。该方案使用El Gamal加密算法替代双线性对运算,与传统算法相比具有较低的计算复杂度,并且易于实现。在密文关键词及加密文件生成算法中,采用El Gamal签名算法对关键词的哈希值进行数字签名。当收到服务器返回的搜索结果后,用户可以通过计算得到发送者的公钥,并对相应的签名值进行验证,从而有效防止服务器返回错误结果。     

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。     

基于属性的可搜索加密方案

2004年,Boneh等人利用匿名的基于身份的加密方案构造了一个公钥可搜索加密方案(PEKS),解决了特定环境下对加密数据进行检索的这一困难问题.已有的可搜索加密方案,通信模式往往是一对一的,关键词密文也只能被特定的单个用户查询或解密,这样的通讯模式在实际的系统中有很多局限性.作者首次给出了基于属性的可搜索方案(ATT-PEKS)的定义和构造算法.此方案与PEKS的不同之处在于基于属性的可搜索方案是适应群组的公钥加密搜索方案,扩大了信息的共享性,节省了第三方信息存储的空间.作者同时对此方案进行了一致性分析和安全性证明.     

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。     

基于无证书的具有否认认证的可搜索加密方案

物联网环境下,云存储技术的发展和应用降低用户数据的存储和管理开销并实现资源共享。为了保护用户的身份隐私,提出一种具有否认认证特性的可搜索加密方案。发送方对原始数据进行可否认加密并将密文上传,而接收端在密文的确认阶段无法向第三方证明数据的来源,保障了数据的安全性。相较于基于身份认证的单一设计,提出方案利用无证书密码技术解决了传统方案中密钥托管和密钥撤销阶段中存在的弊端,同时也实现了可否认加密的密态搜索。最后,对提出方案进行了严格的安全性分析。实验结果表明该方案可以较好地完成可搜索加密任务。     

A general transformation from KP-ABE to searchable encryption

Users are inclined to share sensitive data in a remote server if no strong security mechanism is in place. Searchable encryption satisfies the need of users to execute a search encrypted data. Previous searchable encryption methods such as “public key encryption with keyword search (PEKS)” restricted the data access to certain users, because only the assigned users were able to search the encrypted data. In this paper we will discuss the relation between Attribute Based Encryption (ABE) and searchable encryption and define a weak anonymity of the ABE scheme, named “attribute privacy”. With this weak anonymity, we propose a general transformation from ABE to Attribute Based Encryption with Keyword Search (ABEKS) and a concrete attribute private key-policy ABE (KP-ABE) scheme. We present an ABEKS scheme based on this KP-ABE scheme and permit multi-users to execute a flexible search on the remote encrypted data.     

一种有效的带关键字搜索的代理重加密方案

带关键字搜索的公钥加密(PEKS)是一种实用的加密范例,它可以在不损害原始数据安全性的情况下搜索加密数据,同时它为解决公钥密码系统中的加密数据检索问题提供了一种有前途的解决方案。作为PEKS和代理重加密(PRE)的组合,带关键字搜索代理重加密允许一个半信任的代理同时重新加密和搜索委托的加密数据。在2010年,Shao等人首先提出了一种基于关键词搜索的代理重加密方案,但其方案的安全性是以降低计算效率为前提的。本文提出一个新的带关键字搜索的代理重加密方案来解决这个问题。与已有的方案相比,本文方案在性能上有明显的提升,使得整个方案除了测试算法外,其他算法都无需使用双线性对运算。本文方案同时满足陷门不可区分和关键字密文不可区分的安全性。对比分析表明,该方案是有效的、实用的。     

关键词可检索的公钥加密技术综述

随着云计算技术的深入研究与应用,远程数据云存储的安全与隐私保护问题已成为企业和学术界共同关注的问题。传统数据加密方法虽然能部分解决上述的问题,但这些方法同时也给远程用户的查询和使用造成很多阻碍。针对这个问题,可查询加密技术提出了可行的一个解决方向,允许用户对远程存储的加密数据进行检索,因而也成为目前信息安全领域的一个研究热点。对公钥可查询加密中带有关键词检索的公钥加密(PEKS)的起源、背景及近年来研究成果进行综述,给出PEKS的形式化定义和安全性定义,详细论述PEKS中的安全信道依赖问题、查询功能改进等方面的研究成果,最后提出PEKS未来的发展趋势和理论研究中的热点及开放性问题。     

云计算中改进概率公钥加密的移动设备数据隐私保护方法

基于云计算的服务具有许多优势,但外包数据隐私保护一直以来都有待优化解决。针对云计算中资源受限的移动设备外包数据安全问题,提出一种基于改进概率公钥加密的隐私保护方法。使用概率公钥加密算法加密数据;在云中数据通过搜索其空间关键词进行文件检索;在确保数据准确性和隐私安全性的前提下,实现云计算中移动设备外包数据安全有效加密后的隐私保护。仿真实验结果表明,该方案不仅可以确保数据隐私和计算速度,同时能够减少通信开销。相比于双轮可搜索加密(TRSE)方案、可排序多关键词检索加密(MRSE)方案和实时循环移位加密(RRSE)等方案,该方案在可行性和计算效率方面都有所提升。     

Private Keyword-Search for Database Systems Against Insider Attacks

The notion of searchable encrypted keywords introduced an elegant approach to retrieve encrypted data without the need of decryption. Since the introduction of this notion, there are two main searchable encrypted keywords techniques, symmetric searchable encryption (SSE) and public key encryption with keyword search (PEKS). Due to the complicated key management problem in SSE, a number of concrete PEKS constructions have been proposed to overcome it. However, the security of these PEKS schemes was only weakly defined in presence of outsider attacks; therefore they suffer from keyword guessing attacks from the database server as an insider. How to resist insider attacks remains a challenging problem. We propose the first searchable encrypted keywords against insider attacks (SEK-IA) framework to address this problem. The security model of SEK-IA under public key environment is rebuilt. We give a concrete SEK-IA construction featured with a constant-size trapdoor and the proposed scheme is formally proved to be secure against insider attacks. The performance evaluations show that the communication cost between the receiver and the server in our SEK-IA scheme remains constant, independent of the sender identity set size, and the receiver needs the minimized computational cost to generate a trapdoor to search the data from multiple senders.     

结合公钥加密和关键字可搜索加密的加密方案

带关键字搜索的公钥加密(PEKS)是一种有用的加密原语，它允许用户将在加密数据上搜索的功能委托给不可信的第三方服务器，而不影响原始数据的安全性和隐私性。但是，由于缺乏对于数据的加密以及解密能力，PEKS方案不能单独进行使用，必须与标准的公钥加密方案(PKE)相结合。因此，Baek等人在2006年引入了一种新的加密原语，称为结合PKE和PEKS的加密方案(PKE+PEKS)，它同时提供了PKE和PEKS的功能。目前，已有文献提出了几种PKE+PEKS方案。然而，他们都没有考虑关键字猜测攻击的问题。本文提出一个新的高效且能够抵抗关键字猜测攻击的PKE+PEKS方案，与已有方案相比，该方案在性能上有很大的提升，并且在生成关键字和数据密文时，不需要使用双线性对，极大地降低了计算和存储成本。安全性分析表明，本文中所提出的方案能够满足密文隐私安全性、陷门不可区分性和抗关键字猜测攻击的安全性。效率分析表明，本分提出的方案更加高效。