云环境下基于多关键字的可搜索加密方案研究

发布时间：2020-07-13 09:02

【摘要】：作为云计算中最典型的服务之一,云存储能使云租户将数据外包到云服务器,从而减轻租户本地数据维护和计算负担,但带来便利的同时,也使隐私数据脱离了租户的物理控制,导致数据泄露的问题。为了保障云数据安全和隐私,常规方法是将敏感数据加密存储,但复杂的加密会使对数据的检索变得极其困难。因此,实现云租户高效地有选择地检索加密文档引起了工业界和学术界的极大关注。在动态且海量的数据环境下,已有的可搜索加密方案存在搜索效率和精度低、安全性差等问题。因此,在确保数据隐私前提下,如何提高密文检索的精度和效率成为当前要解决的关键技术问题。针对上述问题,主要研究工作如下:1.为了提高密文检索的效率和精度,给出基于聚类索引的多关键字排序密文检索方案。首先,利用改进的Chameleon算法对文件向量聚类,聚类过程中利用记录关键字位置对文件向量进行降维处理,减少不必要的计算消耗。其次,在聚类过程中引入杰卡德相似系数来计算降维后文件向量之间的相似度以及设定合适的阈值提高聚类质量。最后提出适合聚类索引的检索算法,使得在查询过程中可以排除大量与查询向量无关的文件向量,提高检索效率。在真实数据集上进行了反复实验,实验结果表明该方案在保障数据隐私安全的前提下,较传统的密文检索方案有效地提高了密文检索的效率与精度。2.为了提高密文检索方案的安全性,给出基于倒排索引的可验证混淆关键字密文检索方案。首先,在构建陷门时利用加密的标志位插入混淆关键字,隐藏关键字搜索频率,抵抗恶意云服务器的关键字攻击。同时引入数据缓存区,利用Pailliar加密技术对包含混淆关键字搜索结果进行盲计算,过滤掉包含混淆关键字的密文数据,减少通讯开销和用户的计算负担。最后,利用双线性映射生成标签验证搜索结果,并对方案的正确性、安全性和可靠性进行了验证。理论分析和实验结果表明,该方案在保证检索效率的同时,较现有的密文检索方案有效地提高了密文检索的安全性。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP309.7
【图文】：

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河北大学硕士学位论文可以将数据进行加密并上传到云服务器安全存储，当用户要查询密文数据时，生发送给云服务器。云服务器利用陷门同密文数据进行运算，得到包含有查询关键文文件返回给用户。用户利用密钥对返回的密文文件进行解密得到明文文件。该现简单，几乎无额外存储开销，但查询时需要对密文数据进行全文检索，开销很虑到检索效率的问题，2005 年，Goh 等人[4]首先制定了安全索引模型，目前绝大密文检索机制采用基于索引的密文检索方法。用户在加密数据之前先生成索引，含了数据密文集合中每一个文件与每一个关键字的对应关系，通过索引不必连续描密文中的每个关键词，直接找到特定的文件，避免了对加密文件全文搜索带来的计算任务。生成索引之后，加密索引以及数据一并上传到云服务器。基于索引检索方法有数据上传和数据查询两个过程以及生成索引、加密数据、生成陷门和门查询四个算法组成，如图 1-1 所示。

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河北大学硕士学位论文大影响，要设定适当的取值；在保证割边最小化的情况下，将图凝聚层次聚类算法，基于子簇的相似度反复合并子簇，其中，m取值过小容易发生过拟合，较大则导致近似误差增大，因此也要i,cj)·RC(ci,cj)α是度量函数。当 1时，表示更重视相对近似性；当对互连性；当 1时，表示 2 个量度标准有相等的权重。

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河北大学硕士学位论文.2 结果集排序隐私度排名隐私度[44]可以量化搜索结果向云服务器的信息泄漏量，由式(3.1)来计算：' ' 21| |/KK i iiR r r K , ri是返回的 top-K 文档的排名，ri’是整个排名结果中的真实排名，较大的级别该方案的较高安全性。2 模型定义.1 系统模型方案的系统模型如图 3-1 所示，将云服务按功能不同可以分为 3 个实体：数据数据使用者和云服务器。

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