云外包数据的可搜索加密技术研究

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云环境下数据外包存储的模式可以提供高质量的数据服务,随着日常需要处理的数据日益增多,越来越多的数据用户选择将数据外包给第三方云服务器。这节省了本地存储资源,也减少了本地计算开销。但随之而来的是数据的安全隐患,虽然通过数据加密技术可以实现云存储中的数据安全和隐私保护,但会带来存储在云中的密文数据难以检索的问题。可搜索加密技术的出现,使得在不解密数据的情况下实现数据的检索成为可能,并在一定程度上保证了检索的效率和安全性,这使得该技术成为了近年来国内外研究的热点。本文对云外包数据的可搜索加密技术从索引构建和更新、数据完整性和正确性验证、多关键词密文检索、用户授权管理等方面进行研究,主要工作内容包括:(1)研究针对云外包数据可搜索加密技术方案的索引更新机制,提出一种支持更新的索引结构。在传统倒排索引的基础上针对索引更新场景进行设计,提出带文件存储位置表示符Iw的索引更新方法。为了提高索引的安全性与检索效率,将倒排索引结构分为索引值、搜索表和搜索数组三个部分,对索引中关键词和指针进行加密。并且实现对数据用户的索引更新权限控制与密文访问权限控制,还可以对检索数据的完整性进行验证。最终形成经过安全性证明的支持索引更新且可验证的属性基可搜索加密方案(VABSES方案)。(2)针对VABSES方案存在的可改进之处,如仅支持云外包数据的单关键词检索,用户搜索授权不可撤销等问题提出了一种运用Paillier同态加密,支持多关键词检索,搜索权限可撤销且结果可排序可验证的改进VABSES可搜索加密方案。该方案采用同态加密算法对文件与关键词的相关度分数进行加密,利用算法的同态性实现密文的多关键词检索和结果排序。同时利用代理重加密技术对数据用户的身份进行代理重加密,实现用户搜索权限的授予与撤销。再利用对文件摘要信息的计算与对比,实现新的数据正确性验证方法。最终在保留VABSES方案功能特性的基础上,拓展了更多的功能,使得改进方案在数据云外包的场景下具有更高的实用性和更广泛的应用范围。(3)基于改进后的VABSES方案设计一个密文检索原型系统,对该系统进行需求分析、体系架构设计、功能模块设计,然后实现这一设计方案。该系统分为客户端、云服务端和后台管理服务端。客户端可以在本地对数据进行处理,后台管理服务端可以对云服务端中已有的包括外包数据和账户信息等数据进行管理。最后对该系统的实际应用效果进行部署测试。
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