面向云存储的多关键字可搜索加密技术研究

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云存储和云计算服务的兴起为社会提供了巨大的经济效益和研究价值,云存储服务可以通过为资源有限的客户提供专业知识和维护服务,降低个人和企业的数据管理成本。将数据存储到云服务器的这种方式节省了用户本地的存储空间,但是云服务器对用户来说并不是完全可信的,将会造成隐私泄露问题。为了解决这个问题,近年来提出了可搜索加密(Searchable Encryption,SE)方案。SE方案可以使合法用户能够在云服务器中按某种规则检索加密数据,并且不泄漏有关加密数据的敏感信息。模糊关键字可搜索加密技术将用户的拼写错误考虑在内,当查询关键字与存储在云服务器中的索引关键字不匹配时,模糊关键字可搜索加密方案可以返回相应的加密文档。另外,支持同时搜索多个关键字的加密方案在现实中更有意义,多关键字可搜索加密可以将多个待查询的关键字生成一个共同的索引,而不是对每个关键字分别进行搜索,然后计算交集。本文对多关键字模糊可搜索加密进行了研究,论文的主要工作包括以下两个方面:(1)针对多关键字模糊可搜索加密这一问题,本文提出了一种新的索引构造方法。本文提出的方法基于向量空间模型对关键字进行预处理,并且在构造索引的过程中使用了局部敏感哈希函数和布隆过滤器等工具。本文提出的方法可以识别更多的拼写错误,例如,多写或少写一个字母、写错一个字母、颠倒两个字母的顺序,实验结果显示本文所提方案的搜索精确度得到了提高。在生成陷门时,使用随机置换函数、欧几里得范数和杰卡德相似系数实现了概率性陷门,从而避免了搜索模式的泄露。(2)针对多关键字可搜索加密方案的搜索时间不理想的问题,本文提出了使用两层索引的方案,这个两层索引由倒排索引和正排索引组成。倒排索引的使用提高了方案的搜索效率,而正排索引能够使方案支持多关键字模糊搜索。为了防止更多的信息泄露,还引入了一个代理服务器。实验结果表明,本文提出的方案大大提高了多关键字可搜索加密方案的搜索效率。另外,对于对称可搜索加密方案不支持身份验证的问题,本文在方案中使用了无证书加密,从而使得对称可搜索加密方案能够实现用户的身份验证,只有满足条件的用户才能得到加密文档并进行解密。
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