云存储中可搜索加密方案的研究与设计

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对于加密数据检索的研究是云安全领域的一个重要研究方向。加密数据的检索主要分为基于关键字索引的可搜索加密技术和基于全文扫描的密文检索技术。在本文中将对基于关键字索引的可搜索加密技术进行研究。   可搜索加密技术旨在为数据生成一个可供云存储服务器检索的加密关键字索引。用户用关键字和私钥生成令牌,将令牌发送给云服务器以对加密数据进行检索。云存储服务器可以通过令牌和关键字索引对加密数据进行检索,但服务器无法根据加密索引和检索的过程获取数据内容。   本文的选题基于重庆市自然科学基金“保密网络计算任务关键信息的密码技术研究”(CSTC,2010BB2402)。本文对可搜索加密技术中的公钥可搜索加密和多用户可搜索加密进行了研究。   首先,针对公钥可搜索加密方案,作者利用大整数分解困难问题设计了一个公钥可搜索加密方案。与之前的方案相比,本文中的方案能够降低搜索过程中的计算量;并且本方案中令牌的产生具有随机性,能够更有效地保护用户的隐私。通过实验仿真发现,本方案的时间复杂度与系统中的数据量成线性关系,而现有不基于双线性对的公钥可搜索加密方案中的时间复杂度会随着系统中关键字个数的增加而剧烈增长。所以,本方案能够更好地应用到现实之中。   其次,作者也对多用户可搜索加密方案进行了研究。考虑到多用户可搜索加密方案中用户对数据并不熟悉,会存在很多无效的搜索,所以作者结合布隆过滤器对现有基于RSA重加密的多用户可搜索加密方案进行改进。当用户对某个关键字进行检索时,服务器首先判断关键字是否存在于服务器上,若与该关键字相应的数据不存在于服务器上,只需一次布隆过滤器的判断就可以得知,而在之前的方案中需要遍历所有数据项才能判断;当与该关键字相应的数据在服务器上时,本方案与现有方案的搜索时间复杂度在同一级别。实验仿真表明,本方案与现有方案相比搜索耗时更少而且当加密数据总量增大时搜索耗时的增量更小。   最后,作者对本文中的工作进行了总结,并给出了对可搜索加密研究的下一步工作方向。
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