互联网、物联网等技术的飞速发展,使得企业和个人的数据信息呈现出爆发式的增长,从而导致数据的本地处理和分析成为用户的巨大负担。因此,用户不得不选择将私有数据外包给第三方的云服务器进行存储和处理。然而,通常认为云并不是完全可信的服务提供商,用户需要在使用外包服务之前对数据进行加密,以保证数据的隐私安全性,进而衍生出了一个新问题:如何在密文域安全快捷地执行关键字搜索操作?本文围绕在公钥环境下如何实现安全高效的可搜索加密问题,主要研究了以下内容:1.针对公钥加密机制下,密文解密效率低及可搜索方案中关键字易受攻击的问题,我们提出了一个可高效解密且关键字安全的完整公钥可搜索加密方案,并详细描述了方案构造的过程。该方案将服务器的公私钥对引入到明文加解密的过程中,使服务器承担绝大部分的解密开销,从而极大的降低了用户的解密负担;同时,在构造加密索引时,加入用户的私钥,使得只有掌握该私钥的用户才能生成合法的加密索引,该方法能有效阻止内部敌手通过加密索引和陷门实施关键字猜测攻击,从而提高方案的安全性。2.针对可搜索加密中搜索效率较低的问题,我们分析基于倒排索引思想的隐藏关系结构,改进加密索引的构造方式,同时结合公钥部分解密技术,提出了一个可高效解密、高效搜索并且关键字安全的公钥方案,该方案在支持服务器预解密和抗内部关键字猜测攻击的同时,减少了搜索阶段服务器执行双线性配对运算的次数,从而提高了搜索效率,使方案更具有实用价值。3.针对上述搜索高效的公钥方案,我们提出一种新的安全模型:指定结构的选择关键字攻击(CKA-SS)模型,并在该模型下对方案的安全性进行分析证明;同时,针对方案在解密和搜索上的高效性特征,给出一种混合型的应用场景,并给出各个阶段的具体描述;最后,通过对方案的效率分析,证明该方案的可实际应用性。