基于邮件系统的动态可搜索加密研究

发布时间：2020-04-27 06:59

【摘要】：云计算服务的飞速发展,对工业创造和学术研究都产生了深远的影响。云服务拥有的强大的计算能力和海量的存储空间可以帮助用户完成大量数据的复杂处理,从而极大地提高了工作效率。与此同时,云计算服务的可靠性和安全性也引发了人们的广泛关注。半可信的云服务器很容易获取用户的数据,因此云服务提供商很可能为了得到额外的利润选择出卖用户的隐私数据。为确保数据的安全性,用户通常对数据进行加密处理之后再上传至云中。因此,如何在密文域上处理数据成为了新的挑战,而搜索是数据处理中很重要的研究主题,于是可搜索加密的研究主题随之出现。本文针对可搜索加密进行了如下研究:1.针对允许关键字和文件随机变化的邮件收发系统,我们提出支持动态更新的公钥可搜索加密方案SDKSE。接收者通过构造二叉树完成关键字的动态管理,并根据关键字在树中的位置构造加解密算法。方案中生成的索引及搜索陷门均为常量大小,且方案同时具有索引不可区分安全和陷门不可区分安全,文中对此给出了严密的证明。2.在SDKSE方案的基础上,我们进一步对安全性进行提升,构造一个能够抵抗关键字猜测攻击的可搜索加密方案SDKSE-KGA。该方案能够保留原有的动态管理关键字和文件的功能,并结合关键字树的性质,设计关键字模糊映射算法,完成精确关键字的混淆,使得关键字猜测攻击无法成立。该方案中的搜索任务由云服务器和接收者两方共同完成,使得半可信的云服务器得到的用户信息更为分散。3.从功能角度对SDKSE方案进行改进,我们又构造出了一种能够支持模糊关键字搜索的可搜索加密方案SDKSE-FKS。关键字树中的每个关键字都具有实际的语义,设计适当的算法用代表词来涵盖一组语义相近的关键字,使得云服务器在执行搜索算法时,能够匹配到包含搜索关键字及该关键字近义词的所有文件集合。
【图文】：

加密方案,密文,关键字,搜索效率

但大多数公钥加密方案是利用双线性配对运算构造而成，计算效率比对称加密的效率要低。根据可搜索加密算法的一般流程，得出一般性的系统模型如图1.1。可搜索加密方案是当前解决密文检索问题的相对较好的思路。在可搜索加密的研究背景下，，人们又开始专注于如何提高密文搜索效率。本文将主要研究动态环境中的可搜索加密方案，针对关键字猜测攻击提高方案的安全性，并从用户的行为习惯入手，思考如何实现模糊关键字的搜索。图 1.1: 可搜索加密一般流程1.2国内外研究现状为了解决密文域上的搜索问题，Song 等人[5]于 2000 年提出了可搜索加密算法，该算法实现了可控搜索和隐藏搜索：可控搜索是指在没有得到用户授权的情况下，不可信的云服务器无法进行搜索；隐藏搜索是指不可信的云服务器根据用户要求进行搜索时，得不到关键字的任何信息。该方案使用流密码的方式加密文件，用线性扫描来实现关键字搜索。这样的方式使得搜索效率随着文件数量的增大而降低。Wang 等人在 [6] 中提出了针对单关键字检索的对称可搜索加密方案

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【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.098;TN918.4

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