关键词条件隐私的及多密钥的可搜索加密方案研究

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随着云计算的发展,越来越多的用户将自己的数据存储在云服务器上以便进行数据共享。但是,如果直接将数据以明文的方式存储到云服务器上,用户隐私将遭到泄露。可搜索加密技术允许用户将加密以后的数据存储在云服务器上,被授权用户通过加密关键词产生陷门来对这些加密的数据进行检索,从而保障了用户隐私。在许多数据库应用中,数据库管理者通常需要对用户检索的关键词进行频率分析,从而对数据库进行优化,提高服务质量。对于明文数据库而言,数据库管理者可以直接获取用户查询的关键词并进行频率分析。然而,考虑到用户的隐私性需求,通常需要采用可搜索加密技术,对数据拥有者共享的数据和用户提交的关键词经过加密,因而数据库管理者无法直接对这些关键词进行频率分析。因此,在可搜索加密系统中,探索如何实现关键词频率分析,具有非常重要的现实意义。按照应用场景来划分,多写多读可搜索加密是一种应用比较广泛、适应性较强的可搜索加密模型,该应用场景中具有多个数据拥有者和多个数据使用者。按照传统的可搜索加密思想,如果一个数据使用者需要检索多个数据拥有者的数据,则需要产生多个陷门。多密钥可搜索加密是一种允许数据使用者只产生一个陷门,就能够对使用不同密钥加密的数据进行检索的技术,它提高了数据使用者的检索效率。然而,在目前的许多密钥可搜索加密方案中,仍然存在着运行效率较低、访问控制策略不够灵活以及依赖于安全信道传输密钥等缺点。针对以上两个问题,本文对关键词条件隐私的可搜索加密方案以及多密钥可搜索加密方案进行了研究。论文的主要工作包括:(1)设计了一个基于时间控制关键词隐私的可搜索加密方案。为了能够同时保障用户隐私和实现关键词频率分析,我们引入了时间服务器,使得授权者只能在指定的时间以后对用户查询的关键词解密从而进行批量分析,并采用了凭证签名和零知识证明等技术,使得授权者无法将关键词与查询这些关键词的用户对应起来,从而保障了用户隐私。我们对该方案从安全性和效率性上进行了分析,表明方案是安全且高效的。(2)设计了一个基于属性访问控制的多密钥可搜索加密方案。在该方案中,我们采用了灵活的属性访问控制结构,提高了系统整体运行效率。并且,我们撤销了安全信道,从而大大降低了通信开销。另外,我们的方案支持更为灵活的合取关键词查询。我们的方案还能够对属性值进行隐藏,避免用户的属性值信息遭到泄露。最后,我们通过对安全性和效率的分析来证明方案的有效性和安全性。
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