云环境下基于索引的可搜索加密技术研究

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随着信息技术高速发展,云计算孕育而生。云存储服务作为从云计算概念延伸出的一种新兴网络技术,将网络中大量不同类型的存储设备联合起来为公众提供存储服务。公众在使用云存储服务的时候,自己的外包数据可能需要保密或者含有一些隐私信息。因此,这些数据在上传到云服务器之前需要先进行加密。但是,加密操作会使数据丢失原先的计算特性,导致文件丧失了大部分可操作性。因此,直接在密文数据上进行关键字检索是十分困难的,用户无法便利地使用自己存储在云端的文件。2000年,可搜索加密的密码学原语由Song等人首次提出。可搜索加密技术解决了用户将文件外包到云服务器所带来的数据安全和数据检索问题。通过可搜索加密技术,可以在半可信的云服务器上对密文进行安全的关键字检索操作,根据查询结果返回所需要的目标文件。如今,已有大量有关可搜索加密技术的研究方案被提出,这些方案根据检索方式的不同可分为两类:支持精确关键词检索方案和支持模糊关键字检索方案。论文对以上两种可搜索加密的检索方式展开探讨,研究了云环境下基于索引的可搜索加密技术,主要工作如下:  1.提出一种支持字符串检索的可搜索加密方案(Character Strings Keyword Search,CSKS)。虽然已有的精确关键字方案能够通过预先设置关键字集合构造索引来检索文档,但是无法执行非预设关键词检索,并且查询相同关键词的返回结果可能太多。不同于一般的精确关键字查询方案,该方案能够对任意文件中的字符串进行检索。因此,我们的方案支持的搜索范围更大,返回的检索目标更加准确。该方案的关键技术是将字符信息分为位置关系信息和逻辑关系信息,并将其存储在相应的数据结构中生成安全索引,实现字符串检索功能。此外,还给出了方案的正确性分析和安全性分析。并对方案改进,减少了验证次数,提高了效率。然后给出了方案在多用户环境下的应用。  2.提出一种基于字符分拆的模糊关键字检索方案(Character Partition Fuzzy Keyword Search,CP-FKS)。该方案使用字符分拆的方式构造模糊关键字集合,并将关键字集合量化后,借助商过滤器为文件构造出安全索引。根据模糊关键词集合匹配情况,该方案通过设置关键字拼写容错门限值,规定出模糊关键字检索的范围,并实现模糊搜索的功能。由于每次访问商过滤器只需要通过一个哈希函数,插入和搜索元素的时间相比布隆过滤器有所减少。并且方案还支持中文搜索和动态更新。并且对多关键词检索的CP-FKS改进,提高了多关键字检索效率。最后,给出了方案的安全性分析、性能分析。
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