支持多关键字的可搜索加密算法研究

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由于成本低廉和访问便捷等优势,基于云计算的数据外包近年来广为流行。云服务提供商(CSP)通常是半信任的,不可避免地会带来数据安全和隐私问题。为了同时实现外包数据的隐私性和可检索性,研究人员提出了很多可搜索加密方案,但这些可搜索加密方案大多支持单关键字搜索,且少有方案考虑检索结果的可验证性。因此,本文在分析基于云计算的数据外包隐私保护需求的基础上,研究了多关键字的可搜索加密技术,主要工作如下:首先,针对很多可搜索加密方案搜索结果不可排序或不可验证,以及更新效率过低等问题,提出了一种抗泄漏的动态多关键字模糊搜索方案。首先构造了一种二级索引结构,一级索引由倒排索引和交叉链表组成,结合2-gram、布鲁姆过滤器和局部敏感哈希函数以实现关键字的模糊匹配和高效的数据更新。第二级索引采用坐标匹配和词频逆文档频率(TF-IDF)实现用户搜索权限决策和搜索结果排序。另外,在搜索结果中引入验证标签,保证了搜索结果的可验证性。安全分析及性能分析结果表明,该方案在安全性和性能上比现有同类方案具有一定优势,能够满足敏感数据外包存储时的隐私保护需求。其次,针对某些文件具有所有权共享属性及检索权限的时效性的应用场景,提出了一种面向多数据所有者的时间敏感多关键字可搜索加密方案。该方案支持多关键字连接,进一步提高了搜索效率。通过嵌入时间因子实现了对有效检索时段的控制,即只有在预设的时间段内才能检索到该文件。基于拉格朗日插值法,实现文件的多所有者签名,检索用户通过对检索结果进行签名验证,以确保结果的真实性和完整性。最后,通过形式化分析和仿真实验验证了方案的安全性和高效性。
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