公开可验证的动态可搜索加密技术研究

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云计算技术的发展为用户提供了诸多便利,使其在享有海量计算资源和存储资源的同时,极大地减少本地的开销。然而,由于云计算模式下数据所有权与管理权相分离的特点,用户将数据加密后外包成为了必然趋势。因此,如何实现云环境下对密文数据的高效检索成为了研究热点。可搜索加密技术作为实现高效加密数据检索的关键技术,受到了学术界和产业界的广泛关注。可搜索加密技术通常基于服务器诚实且好奇的模型设计,即假设服务器会忠实执行所有操作并返回正确的搜索结果。然而在实际情况中,服务器可能是恶意的,它可能出于自身利益返回不正确或不完整的结果。因此,研究可验证的可搜索加密技术具有重要意义。当前可验证的可搜索加密方案仍然存在不足之处。首先,可搜索加密的验证主要通过构造支持验证的加密索引实现,并应用于静态数据场景。而在动态场景下,验证结构需要频繁更新,使用传统做法会存在用户前向隐私和后向隐私泄漏的问题。其次,现有方案的验证过程需要用户私钥参与,即只有数据所有者能进行验证,就会存在用户可以在验证通过时宣称错误并诬蔑服务器的问题。因此,设计支持公开验证且保护用户前后向隐私的的可搜索加密方案具有实际的研究价值。本文基于动态数据场景下可搜索加密的前后向安全性和公开验证性展开重点研究,主要贡献如下:1.针对动态可搜索加密方案难以同时实现公开验证和前向安全的问题,本文基于向量承诺原语提出了一种支持公开验证的前向安全可搜索加密方案。在该方案中,整个验证过程无需用户私钥参与,可以公开的被任何人执行;此外,该方案的更新过程隐藏了添加文档与已发送陷门的联系,因此服务器无法获取用户隐私,从而达到前向安全。我们随后给出了该方案的安全分析并基于真实数据集评估了方案的整体性能,结果表明所提出的方案是安全高效的。2.针对公开验证的可搜索加密方案难以同时保护用户前后向隐私的问题,本文基于键值对承诺原语,提出了一种同时达到前后向安全的公开验证方案。该方案在实现公开验证和前向安全的同时,隐藏了服务器搜索到的具体结果,保护了更新的操作和文档信息,从而达到后向安全。此外,我们所提出的方案克服了公共参数大、更新次数有限制的问题,并基于缓存思想提高了搜索和验证的效率,能适用于大规模密文检索场景。我们对方案进行了完整的安全分析并将其与目前先进的可搜索加密方案进行对比,以表明所提出的方案是安全且高效的。
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