基于加密云数据降维的安全高效排序搜索方法
发布时间：2021-02-03 02:06
云存储技术为用户和企业提供了一个巨大的平台,用户和企业可以通过把大量数据存储在云端,来节省本地存储空间,降低开销,享受更便捷的服务,因此云存储技术在各大行业得到了广泛应用。然而用户如果直接把明文上传到云服务器,会造成信息泄露,用户个人信息安全得不到保障,同时随着云存储信息量的不断扩大,数据搜索效率急剧下降,数据维护的成本开销大大增加,数据安全性也得不到有力保障,传统的搜索方法已经不能满足用户和企业的需求。因此,安全高效的密文排序搜索方案的研究极其重要。针对数据安全性问题和搜索效率问题,本文进行了如下研究:首先,本文提出了一种基于加密云数据线性降维的安全高排序搜索方法——DRQMⅠ。为了提高数据的搜索效率,本文通过对各种密文搜索方法的深入分析,在对关键词索引加密之前,采用主成分分析算法（PCA）来降低索引矩阵的维度,从而使得密钥维度也随之降低,而在创建陷门的时候,用查询向量与由索引矩阵得到的特征向量矩阵相乘来降维,如此一来就大大提高了数据加密的速度和搜索效率。针对未授权用户和不可信服务器的侵犯隐私行为,本文采用可逆矩阵加密的方法来保护数据信息,并在此基础上,本文提出...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＫＰＣＡ算法流程??首先将对原始数据样本义进行中心化，然后利用核函数计算核矩阵Ｍ５９１，将原始数据??映射到高维空间，使得这些数据可以线性分解，接下来的过程和ＰＣＡ算法过程一样，计算??
浙江理工大学硕士学位论文?基于加密云数据降维的安全高效排序搜索方法??２．２对称可搜索加密技术??２．２．１?ＳＷＰ??２０００年，Ｓｏｎｇ等采用两层加密结构，提出了?ＳＷＰ方案［｜９］。为了不让搜索信息泄露给??未授权的服务器，ＳＷＰ方案采用双层加密结构，支持隐藏查询。所谓双层加密就是进行两??次加密。ＳＷＰ方案在搜索的时候，对数据进行一种不带索引的顺序扫描，并采用概率搜索??的形式，通过控制参数／？，将错误匹配的概率降低到１／２＂＇。??明文??Ｉ??１??Ｅ??Ｔ??ｍ）??？?＿??Ａ?＾??Ｍ－＾）?？密文???；??１／??流密码?？?Ｓ，?Ｆｋｉ?（Ｓ）?７??Ｔ???Ｉ??Ｆｋｉ??图２．２?ＳＷＰ的加密机制??ＳＷＰ方加密方案的加密机制如图２．２所示，具体步骤如下：??第一步：文本处理和密钥生成。首先将明文分成固定长度的单词块的形式，较短的单??词进行空格填补，较长的单词进行分割，按顺序排列为％，，然后生成密钥ｒ和ｒ，??并使用伪随机生成器生成伪随机流５；，Ｓ２，…，５；，…，５。??第二步：预加密。用加密算法对单词块进行预加密，预加密对应的密钥为??ｋ＼??８??
浙江理工大学硕士学位论文?基于加密云数据降维的安全高效排序搜索方法??隆过滤器越长，误差越小；长度越短，误差就越大。因此，布隆过滤器的长度需要由误差??参数来决定，假设误差率为ｐ样本个数为《，则布隆过滤器的大小ｍ计算如公式２－（１）：??Ｉｎ?ｐ??２－⑴??由布隆过滤器的大小ｍ的计算公式可得哈希函数的个数Ａ计算如公式２－（２）：??ｋ?－＼ｘ＼２ｙ．—?２－（２）??ｎ??由以上公式２－（１）和２－（２）也可以计算误差率ｐ的计算如公式２－（３）：??ｐ－＾－ｅ＾ｙ?２＇（３）??利用布隆过滤器来判断一个元素Ｗ是否存在于集合中的步骤如下：??Ｉ??Ｓｉ??ｈ丨（ｓｉ）?ｈ人Ｓｉ）！?…?九⑷??ｚ，’?／?／?＼??—．，彳’?，／?—Ｊ??＼——???１００１０１０?？？？０１００??图２．３哈希映射机制??第一步：将布隆过滤器的长度设置为Ｗ。首先将数组初始化，每位都设置为０。??第二步：对于集合里面的每一个元素５；，将元素通过哈希函数Ｗ，．．．，Ａａ．进行映射，??产生々个哈希值，每个哈希值对应数组上一个元素，将该位置标记为１，哈希映射机制如??图２．３所示。??第三步：查询元素ｗ是否存在集合中时，同样将ｗ通过哈希映射到数组上的Ａ个点。??第四步：如果这々个点的其中有一个点不为１，则可以判断该元素ｗ?－定不存在集合??中。反之，如果这Ａ个点都为１，则该元素ｗ可能存在集合中，存在集合中的概率为１－；？，??在实际应用中可以忽略误差／？，认为ＶＶ存在集合中。??１０??
本文编号：3015729
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＫＰＣＡ算法流程??首先将对原始数据样本义进行中心化，然后利用核函数计算核矩阵Ｍ５９１，将原始数据??映射到高维空间，使得这些数据可以线性分解，接下来的过程和ＰＣＡ算法过程一样，计算??
浙江理工大学硕士学位论文?基于加密云数据降维的安全高效排序搜索方法??２．２对称可搜索加密技术??２．２．１?ＳＷＰ??２０００年，Ｓｏｎｇ等采用两层加密结构，提出了?ＳＷＰ方案［｜９］。为了不让搜索信息泄露给??未授权的服务器，ＳＷＰ方案采用双层加密结构，支持隐藏查询。所谓双层加密就是进行两??次加密。ＳＷＰ方案在搜索的时候，对数据进行一种不带索引的顺序扫描，并采用概率搜索??的形式，通过控制参数／？，将错误匹配的概率降低到１／２＂＇。??明文??Ｉ??１??Ｅ??Ｔ??ｍ）??？?＿??Ａ?＾??Ｍ－＾）?？密文???；??１／??流密码?？?Ｓ，?Ｆｋｉ?（Ｓ）?７??Ｔ???Ｉ??Ｆｋｉ??图２．２?ＳＷＰ的加密机制??ＳＷＰ方加密方案的加密机制如图２．２所示，具体步骤如下：??第一步：文本处理和密钥生成。首先将明文分成固定长度的单词块的形式，较短的单??词进行空格填补，较长的单词进行分割，按顺序排列为％，，然后生成密钥ｒ和ｒ，??并使用伪随机生成器生成伪随机流５；，Ｓ２，…，５；，…，５。??第二步：预加密。用加密算法对单词块进行预加密，预加密对应的密钥为??ｋ＼??８??
浙江理工大学硕士学位论文?基于加密云数据降维的安全高效排序搜索方法??隆过滤器越长，误差越小；长度越短，误差就越大。因此，布隆过滤器的长度需要由误差??参数来决定，假设误差率为ｐ样本个数为《，则布隆过滤器的大小ｍ计算如公式２－（１）：??Ｉｎ?ｐ??２－⑴??由布隆过滤器的大小ｍ的计算公式可得哈希函数的个数Ａ计算如公式２－（２）：??ｋ?－＼ｘ＼２ｙ．—?２－（２）??ｎ??由以上公式２－（１）和２－（２）也可以计算误差率ｐ的计算如公式２－（３）：??ｐ－＾－ｅ＾ｙ?２＇（３）??利用布隆过滤器来判断一个元素Ｗ是否存在于集合中的步骤如下：??Ｉ??Ｓｉ??ｈ丨（ｓｉ）?ｈ人Ｓｉ）！?…?九⑷??ｚ，’?／?／?＼??—．，彳’?，／?—Ｊ??＼——???１００１０１０?？？？０１００??图２．３哈希映射机制??第一步：将布隆过滤器的长度设置为Ｗ。首先将数组初始化，每位都设置为０。??第二步：对于集合里面的每一个元素５；，将元素通过哈希函数Ｗ，．．．，Ａａ．进行映射，??产生々个哈希值，每个哈希值对应数组上一个元素，将该位置标记为１，哈希映射机制如??图２．３所示。??第三步：查询元素ｗ是否存在集合中时，同样将ｗ通过哈希映射到数组上的Ａ个点。??第四步：如果这々个点的其中有一个点不为１，则可以判断该元素ｗ?－定不存在集合??中。反之，如果这Ａ个点都为１，则该元素ｗ可能存在集合中，存在集合中的概率为１－；？，??在实际应用中可以忽略误差／？，认为ＶＶ存在集合中。??１０??
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