随着云计算技术的不断发展及移动互联网的普及,云存储已经成为云计算最为广泛的应用之一。越来越多的企业和普通用户选择将数据交由云存储服务器进行管理,以节省硬件投资及数据管理维护成本。为保护数据隐私安全,用户一般在上传文档之前需要对文档进行加密处理,以防止信息泄露。不同于明文数据检索,加密后的数据失去了语义性,这就使得数据的有效利用,即从海量的密文文档中检索出用户需要的文档成为一个非常具有挑战性的难题,数据机密性和数据可用性成为云存储中密文检索技术发展的关键点。面对云存储中数据量的急剧增长,如何既能保证数据机密性,又能快速高效地检索出用户所需文档,已成为当前密文全文检索中急需解决的问题。本文在全文检索技术的基础上,针对密文索引构建、索引检索、关键字安全陷门和检索结果排序进行了相应研究,主要研究内容如下:(1)改造了明文倒排索引。在研究明文倒排索引结构的基础上,结合密文全文检索的安全性要求,构建了安全的密文倒排索引。明文倒排索引中的关键词字典、词频、位置等信息容易泄露文档内容,将明文倒排索引直接应用于密文全文检索,存在一定的安全问题。密文倒排索引去除了明文倒排索引中容易泄露数据隐私的关键词词频、位置等信息,引入了相关分,并对相关分采用Paillier同态加密,消除相关分的统计规律,能抵御针对相关分的统计攻击。(2)提出了密文安全索引SICBF。在密文倒排索引的基础上建立计数布隆过滤器,提出了基于计数布隆过滤器的密文安全索引SICBF,在保证隐私安全的前提下,实现对密文索引的安全快速检索。此外,为减少SICBF索引中的数据冗余,节省存储空间,设计了计数布隆过滤器的剪枝算法,并修改原有的元素插入算法来完成剪枝后元素的正确插入。(3)设计了关键字安全陷门算法。为保证检索过程中的关键词隐私,对关键字陷门进行了研究,设计了基于随机关键词的安全陷门生成算法。该算法能防止攻击者根据加密检索关键词出现的频率猜测关键词内容,从而推测检索结果中密文文档的内容。(4)设计了检索结果排序算法。针对检索结果排序,利用Paillier加法同态性质,设计了密文相关分排序算法对检索结果进行排序,将最相关检索结果top-k返回给授权用户。结果排序中主要的计算工作由云服务器完成,减少了客户端计算量,有利于资源受限客户端实现密文快速检索,同时也能充分发挥云计算的高性能特点。通过以上对密文索引结构、索引检索、关键字安全陷门以及加密排序机制的分析研究,本文设计并实现了一个基于SICBF的多关键词密文排序检索原型系统。实验结果和安全性分析表明,相比于TRSE方案中的陷门生成,本文提出的基于随机关键词的安全陷门生成算法,陷门生成效率提高了 86.21%;相比于MRSE方案中的密文检索,本文提出的基于SICBF密文索引的密文检索算法,密文检索效率提高了 79.14%。通过实验和安全性分析,本文提出的SICBF密文索引、关键字安全陷门等在性能和安全性方面达到了良好的平衡,适用于云存储环境下海量加密数据文档的快速安全检索。