面向云加密数据库的模糊查询方案研究
发布时间：2021-05-21 04:35
云计算实现计算、存储、数据等资源的按需提供,资源拥有者与使用者相分离导致其数据安全保护面临严峻的挑战。云端数据加密及处理是开放空间数据保护的有效手段,云加密数据库是基于密码学的数据安全保护系统。但是现有的面向加密数据库的字符串模糊查询方案在可用性和安全性方面都无法满足日益增长的云计算服务安全保障需求。本文聚焦于云加密数据库中字符串模糊查询,设计了一种可抵抗统计攻击的字符串模糊查询方案,为了进一步提高汉字字符串在密文上的模糊查询效率,设计了一种针对汉字字符的高效密文模糊查询方案。具体工作如下:现有基于向量索引的模糊查询方案（BF方案）使用Bloom过滤器为关键词构建向量索引,但向量索引中索引值频率分布的偏差引起针对索引的统计攻击,导致敏感信息泄露。引入噪声向量,本文提出一种密文数据库中可抵抗统计攻击的模糊查询方案（S-BF方案）,通过噪声向量消除索引值频率分布的偏差性,解决针对向量索引的统计攻击问题。实验证明,相比于传统BF方案,S-BF方案能够在不损失模糊查询效率的前提下,实现云端数据隐私保护的模糊查询。基于向量索引的模糊查询方案应用于汉字字符时因汉字索引碰撞概率高导致了模糊查询方案效...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 模糊查询研究现状
1.2.2 云加密数据库系统研究现状
1.3 论文研究内容与主要工作
1.4 论文结构安排
第二章 云加密数据库中安全的密文模糊查询方案
2.1 模型定义
2.1.1 系统模型
2.1.2 数据存储模式
2.1.3 攻击模型
2.2 基于向量索引的模糊查询方案(BF方案)
2.2.1 BF方案的构建
2.2.2 BF方案的攻击方法
2.3 可抵抗统计攻击的模糊查询方案(S-BF方案)
2.3.1 算法定义
2.3.2 密钥生成算法
2.3.3 安全索引生成算法
2.3.4 陷门生成算法
2.3.5 查询改写算法
2.4 安全性分析
2.5 本章小结
第三章 云加密数据库中针对汉字字符的高效模糊查询方案
3.1 最小哈希函数
3.2 汉字字符的转换
3.3 基于MinHash的密文模糊查询方案(M-BF方案)
3.3.1 算法定义
3.3.2 密钥生成算法
3.3.3 安全索引生成算法
3.3.4 陷门生成算法
3.3.5 查询改写算法
3.4 安全高效的密文模糊查询方案(MS-BF方案)
3.4.1 布隆过滤列构建
3.4.2 最小哈希列构建
3.4.3 查询改写算法
3.5 安全性分析
3.6 本章小结
第四章 系统实现与验证
4.1 开发与测试环境
4.1.1 平台拓扑结构
4.1.2 测试环境
4.2 系统实现
4.2.1 密钥管理模块
4.2.2 查询重写模块
4.2.3 安全索引模块实现
4.2.4 安全陷门模块实现
4.2.5 解密模块
4.3 功能测试
4.4 S-BF方案测试
4.4.1 影响因素测试
4.4.2 效率比较
4.4.3 安全性测试
4.5 MS-BF方案测试
4.5.1 影响因素测试
4.5.2 效率测试
4.5.3 安全性测试
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 本文总结
5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]云存储中基于拼音相似度的密文模糊搜索方案[J]. 黄保华,吕琦,莫家威. 计算机工程. 2019(01)
[2]一种可抵抗统计攻击的安全索引[J]. 惠榛,冯登国,张敏,洪澄. 计算机研究与发展. 2017(02)
[3]Crypt-JDBC模型:洋葱加密算法的优化改进[J]. 陈鹤,田秀霞,袁培森,金澈清. 计算机科学与探索. 2017(08)
博士论文
[1]数据库加密技术及其应用研究[D]. 王正飞.复旦大学 2005
硕士论文
[1]加密数据库中复杂查询语句的研究与实现[D]. 宁建斌.西安电子科技大学 2018
[2]面向云数据库的中间件加密算法研究[D]. 陈鹤.华东师范大学 2018
本文编号：3199058
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 模糊查询研究现状
1.2.2 云加密数据库系统研究现状
1.3 论文研究内容与主要工作
1.4 论文结构安排
第二章 云加密数据库中安全的密文模糊查询方案
2.1 模型定义
2.1.1 系统模型
2.1.2 数据存储模式
2.1.3 攻击模型
2.2 基于向量索引的模糊查询方案(BF方案)
2.2.1 BF方案的构建
2.2.2 BF方案的攻击方法
2.3 可抵抗统计攻击的模糊查询方案(S-BF方案)
2.3.1 算法定义
2.3.2 密钥生成算法
2.3.3 安全索引生成算法
2.3.4 陷门生成算法
2.3.5 查询改写算法
2.4 安全性分析
2.5 本章小结
第三章 云加密数据库中针对汉字字符的高效模糊查询方案
3.1 最小哈希函数
3.2 汉字字符的转换
3.3 基于MinHash的密文模糊查询方案(M-BF方案)
3.3.1 算法定义
3.3.2 密钥生成算法
3.3.3 安全索引生成算法
3.3.4 陷门生成算法
3.3.5 查询改写算法
3.4 安全高效的密文模糊查询方案(MS-BF方案)
3.4.1 布隆过滤列构建
3.4.2 最小哈希列构建
3.4.3 查询改写算法
3.5 安全性分析
3.6 本章小结
第四章 系统实现与验证
4.1 开发与测试环境
4.1.1 平台拓扑结构
4.1.2 测试环境
4.2 系统实现
4.2.1 密钥管理模块
4.2.2 查询重写模块
4.2.3 安全索引模块实现
4.2.4 安全陷门模块实现
4.2.5 解密模块
4.3 功能测试
4.4 S-BF方案测试
4.4.1 影响因素测试
4.4.2 效率比较
4.4.3 安全性测试
4.5 MS-BF方案测试
4.5.1 影响因素测试
4.5.2 效率测试
4.5.3 安全性测试
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 本文总结
5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]云存储中基于拼音相似度的密文模糊搜索方案[J]. 黄保华,吕琦,莫家威. 计算机工程. 2019(01)
[2]一种可抵抗统计攻击的安全索引[J]. 惠榛,冯登国,张敏,洪澄. 计算机研究与发展. 2017(02)
[3]Crypt-JDBC模型:洋葱加密算法的优化改进[J]. 陈鹤,田秀霞,袁培森,金澈清. 计算机科学与探索. 2017(08)
博士论文
[1]数据库加密技术及其应用研究[D]. 王正飞.复旦大学 2005
硕士论文
[1]加密数据库中复杂查询语句的研究与实现[D]. 宁建斌.西安电子科技大学 2018
[2]面向云数据库的中间件加密算法研究[D]. 陈鹤.华东师范大学 2018
本文编号：3199058
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