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.     

车载自组网中基于属性的可搜索加密和属性更新

目前,车载自组网(VANET)在汽车行业和研究领域都得到了极大的关注,尤其是在用户的隐私保护方面.雾计算是云计算的延伸,它能够有效的减小网络延迟,其反应性更强.相较云计算,使用雾计算减少了发送到云端和从云端发送的数据量,安全风险也得到了进一步的降低.由于基于密文策略的加密(CP-ABE)适用于存储在云上的数据的细粒度的访问控制以及基于关键字的可搜索加密可以使用户快速查找存储在云服务器上的感兴趣数据和不泄露任何搜索关键字的信息.因此,本文提出了基于属性的可搜索加密和属性更新,它是将基于属性的加密方案和关键字搜索加密方案相结合.该方案支持用户属性更新,不合法车辆用户不会对存储的数据有访问权限,从而实现对不合法车辆用户的撤销.同时它也实现了车-雾-云三者之间的通信,在通信过程中其将部分加密和解密计算外包给雾节点,减少了用户的计算代价.此外,通过性能分析表明了所提方案在功能性和计算复杂度两方面都具有较好的优势.     

基于多项式函数和隐私保护策略的多关键字检索算法

针对一般检索算法在云计算环境下对大量加密数据不能有效进行多关键字检索的问题,提出了一种多项式函数结合隐私保护策略的检索算法,该算法可以进行有效的多关键字排列检索。首先,提出了一种基本策略,利用多项式函数隐藏加密的关键字;然后,寻找一种可以进行有效多关键字排列检索的模式。为了增强检索的保密性,提出了一种隐私保护策略,利用安全内积方法保护检索多关键字的私密性。最后,使用Enron电子邮件数据集作为实验数据库,分别在索引时间成本、暗门生成时间成本和查询时间方面评估了本文算法的检索和保密性能,实验结果表明,本文算法可在云计算中进行高效的加密多关键字排列检索。     

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。     

一类新的多关键字检索的公钥加密方案*

针对带关键字检索的公钥加密体制中多关键字间的关系,分析了Joonsang Baek方案在安全性和可用性方面的缺陷,结合拉格朗日插值多项式,提出一种多关键字检索的公钥加密方案。该方案实现了从大量加密数据中选出部分数据进行优先处理,且方案只生成一个陷门信息,效率得到了提升。     

通信网络数据云存储数据库可验证密文检索研究

云端数据加密在保障数据安全的同时,也给数据检索工作带来了困难.为此,提出一种通信网络数据云存储数据库可验证密文检索方法.首先分析云存储数据库加密形式,选取字符型数据作为加密检索对象;然后预处理字符型数据,建立密文索引结构,再对用户检索词进行处理,包括去停用词、查询切分、查询扩展、检索词加密等过程,最后通过计算密文检索词...     

指定使用者的多服务器多关键字可搜索加密方案

针对现有可搜索加密方案中密文检索效率低、搜索结果不精确以及不支持数据使用者身份验证等问题,在无证书密码体制下,提出一种指定使用者且多服务器多关键字的可搜索加密方案。使用多服务器和多关键字技术在降低服务器负荷的同时提高用户检索密文的速度,使搜索结果更加精确。在搜索验证阶段,搜索服务器验证数据使用者的身份,若身份合法则存储服务器根据关键字向数据使用者返回相应密文。性能分析结果表明,在随机预言机模型下该方案可以抵抗内外关键字猜测攻击,且能够在降低计算开销的同时提高搜索效率,在安全性和效率方面均具备一定优势。     

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。     

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。     

电子医疗环境下容错且可验证的数据检索方案

随着电子医疗的高速发展,医疗机构需要花费大量资源管理各自独立庞大的电子病例数据,同时医疗机构之间难以实现数据共享。为此提出了一种适用于电子医疗环境的密文检索方案。该方案实现了数据的统一有效管理与利用,同时该方案支持容错且可验证的多关键字云端密文检索。多关键字容错机制基于模糊提取器,增强了检索有效性及实际应用性,基于双线性对累积树数据结构,实现的可验证机制为检索结果提供了可靠性验证。安全性分析表明,该方案满足用户数据保密性以及查询请求隐私性。搜索性能分析表明了该方案多关键字搜索的有效性。     

云存储中支持属性撤销的多关键词可搜索加密方案

云存储的便捷性和管理高效性使得越来越多的用户选择将数据存放在云端。为支持用户对云端加密数据进行检索,提出云存储中基于属性加密支持属性撤销的多关键词搜索方案。采用线性秘密共享矩阵来表示访问控制结构,实现密文细粒度访问控制,在属性撤销过程中不需要更新密钥,应对用户属性变更的情况,在此基础上构造基于多项式方程的搜索算法支持多关键词搜索,从而提高搜索精度。理论分析和实验结果表明,该方案具有陷门不可伪造性和关键词隐私性,能够保证用户数据的隐私和安全,相比CP-ABE方案,具有较高的存储性能和计算效率,功能性更强。     

一种云环境中密文数据的模糊多关键词检索方案

越来越多的企业和个人用户将大量的数据存储在云服务器。为了保障数据隐私,重要数据以密文形式存储在云端,但却给数据检索操作带来严峻挑战。传统的基于明文的检索方案不再适用,已有的基于密文的检索方案存在不支持模糊检索或多关键词检索、效率较低、空间开销较大、不支持检索结果排序等问题。因此,研究安全高效的密文检索方法具有重要意义。提出了一种新的云环境中密文数据的模糊多关键词检索方案,该方案能够从云服务器上检索出包含有指定多个关键词的密文,支持模糊关键词检索,并且不会向云服务器和其他攻击者泄露与数据和检索相关的任何明文信息;使用计数型布隆过滤器和MinHash算法构建索引向量和查询向量,使得索引构建和查询过程更加高效,且排序结果更加准确。安全性分析和性能评估表明该方案具有高安全性、可靠性、检索效率和准确率。     

云存储中一种动态模糊多关键字检索方案

随着云计算技术的迅速发展,云存储的数据安全和隐私保护问题受到了人们密切关注。为了保护用户的隐私数据,云端一般是以密文形式存储文件,给检索带来了不便。为了解决云环境中使用关键字查找密文文件的问题,有必要构建支持隐私保护的安全云存储系统。基于MRSE方案并引入了TF-IDF规则,给出了云环境下动态模糊多关键字排行搜索方案。并将第三方审计机制加入到系统当中,进行文件可持有性验证和密钥管理。     

基于关键词的加密云数据模糊搜索策略研究

随着个人和企业用户产生的数据量越来越多,云存储的价格便宜、存储空间使用灵活等优势也越来越明显。随着大量的数据外包到云服务器端,用户一般采用加密方法实现对敏感数据的保护和使用限制,这使得传统的基于明文的搜索方案不再适用。如何在保护隐私的基础上实现高效的数据文件搜索是首要考虑的问题。在已有的加密数据搜索方案的基础上,分析中文所特有的模糊音和多义的特点,利用中文和英文实现关键词的同义词构建,并建立关键词的模糊音词和同义词集合,提出了基于关键词的加密云数据模糊搜索方案,实现了对中文模糊音和同义关键词的搜索并利用伪随机函数对私钥进行保护。最后通过安全性分析和系统实验验证了该方案具有较高的安全性、良好的实用性和较高的搜索成功率。     

加密云数据下的关键词模糊搜索方案

对于加密云数据的搜索,传统的关键词模糊搜索方案虽然能搜索到相关文档,但是搜索的结果并不令人满意。在用户输入正确的情况下,无法完成近似搜索,当用户出现拼写错误时,返回的结果中包含大量无关关键词文档,严重浪费了带宽资源。针对目前在加密云数据下关键词模糊搜索的缺陷,提出了一种新型的关键词模糊搜索方案,通过对关键词计算相关度分数并对文档根据相关度分数进行排序,将top-k（即相关度最高的k个文档）个文档返回给搜索用户,减少了不必要的带宽浪费和用户寻找有效文档的时间消耗,提供了更加有效的搜索结果,并且通过引入虚假陷门集,增大了云服务器对文档关键词的分析难度,增加了系统的隐私性保护。     

医疗大数据隐私保护多关键词范围搜索方案

随着医疗信息系统的急速发展,基于医疗云的信息系统将大量电子健康记录（EHRs）存储在医疗云系统中,利用医疗云强大的存储能力和计算能力对EHRs数据进行安全与统一的管理.尽管传统加密机制可以保证医疗数据在半诚实云服务器中的机密性,但对加密后的EHRs数据执行安全、快速、有效的范围搜索,仍是一个有待解决的关键问题.提出一种支持多关键词范围搜索的可搜索加密方案：利用向量积保持加密机制实现复杂查询结构的可搜索加密,可支持连接关键词查询、范围查询以及通配符的查询;通过随机化构建搜索索引和搜索陷门,实现搜索模式隐藏,达到搜索语句的隐私保护;采用矩阵哈达马积缩小所需密钥矩阵的维度.理论分析和实验结果表明：该方案在达到医疗数据隐私保证的同时,对用户的检索策略也进行了有效的隐私性保护,有效提高了检索效率,降低了创建索引及陷门所用时间,实现了多用户多文件下医疗数据的范围搜索能力.     

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.     

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。     

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。     

云计算中基于可转换代理签密的可证安全的认证协议

云用户与公有云之间的双向认证是云计算中用户访问公有云的重要前提.2011年,Juang等首次提出了云计算环境下采用代理签名的认证协议,其优点是用户只需到私有云中注册,然后在私有云的帮助下通过公有云的认证.但是,该方案存在3个缺陷:1)为保护用户的隐私,每次会话都需更新用户公钥;2)当私有云中的许多用户同时登录不同的公有云时,私有云会遭遇网络拥堵;3)用户的私有云与访问的公有云之间需要预先共享秘密.为弥补上述不足,提出了一种保护用户隐私的可证安全的可转换代理签密方案,基于该方案设计了一种一轮云计算认证协议.新方案的优点在于用户向私有云注册后,就能通过公有云的认证,而不需要私有云的帮助,并且它还能保护用户的隐私性、抗抵赖性.协议不需要在每次会话开始前更新用户公钥,同时私有云与访问的公有云之间不再需要预先共享秘密.在随机谕言机模型下证明了新协议的安全性,并且比较说明新协议在效率方面优于Juang等的协议.