云环境下可验证密文搜索技术研究

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近年来,云计算技术不断地发展成熟,在越来越多的企业与个人中普及。用户将数据资源外包至云服务器存储,在节约计算和存储成本的同时享受了云计算带来的便利性。然而,云计算服务器集中大量数据的同时也伴随着种种风险,不仅云服务器容易遭受外部攻击,云服务器提供商自身的恶意行为有时也可能会导致数据遭受破坏或泄露。为了防止私密数据泄露带来的风险,在外包给云服务器前将数据进行加密是一个可行的方法,在此背景下,可搜索加密技术应运而生,可搜索加密技术在保证数据私密性的同时提高了数据的可用性,但是,其无法保证云服务器执行数据搜索后返回的结果的完整性,因此,云计算环境下对加密数据的搜索结果加以验证是必要的。目前,可验证的密文搜索技术已经成为一个研究热点,是保证云环境下关键词搜索安全性和完整性的重要途径。本文针对云环境下可验证关键词密文搜索技术中面临的问题,进行了以下方面的研究:(1)基于RAP树的高效可验证密文搜索方案(EVSS):该方法解决了云环境下数据隐私保护和搜索结果完整性验证的问题。方法从文档集中提取关键词,在生成证据信息和认证信息后构建RAP-tree索引。在RAP-tree中,从根节点到终端节点的每一条路径对应一个关键词的令牌,而每个终端节点中保存着关键词对应的倒排列表及认证码。用户发起对关键词的搜索后,云服务器会将搜索到的密文连同认证码返回给用户,用户通过重构证据以验证搜索结果的完整性。基于RAP-tree的索引具有较高的搜索速率,同时利用RSA累加器可以保证搜索结果的完整性,认证信息带来的额外通信代价较低。通过安全性分析证明了EVSS方案在数据机密性和可验证性方面满足要求,同时通过实验分析证明了方案的可行性和优越性。(2)支持动态更新的可验证密文搜索方案(DYVS):该方法针对更有现实意义的数据动态更新问题提出了解决方案,方法增加了对文档集的更新操作。通过增加更新记录码和更新记录值以实现文档集发生更新后对搜索结果的验证,其中更新记录码由数据拥有者保存并于数据使用者共享,更新记录值保存在索引中,在数据使用者发起搜索后连同搜索结果返回给用户,每次文档集发生更新时重新计算更新记录码以及相应关键词的更新记录值,两者在文档集发生更新后用以辅助对搜索结果的验证。通过安全性分析和实验结果分析证明了DYVS方案能够实现安全、高效的可验证关键词密文搜索功能,最后通过分析原型系统的具体要求,根据算法和模块对原型系统进行设计和实现。
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