密文检索技术应用与研究文献综述
2021-03-14 09:03
随着云计算技术的飞速发展，越来越多的用户享受到了由云计算服务带来的便利。利用云端存储数据可以不受空间、时间的约束，并且不需要用户花费大量的资金去购买和维护物理存储设备，其使用便捷、低成本等优势吸引了越来越多的普通用户和企业用户。为了节省本地存储开销，用户往往会将一些私人文件，例如邮件信息、会议文档和个人笔记等个人敏感信息存储到云端。但对于用户来说，由于云服务供应商(Cloud Service Provider, CSP)的可信度是未知的，一旦将数据外包给CSP，就将失去对数据的控制，面临网络攻击和CSP中不可信(诚实而好奇)管理员的双重威胁[1]，个人隐私信息存在着被泄露的风险。为了实现对用户信息的隐私保护，一种最简单有效的方法就是在客户端对敏感数据进行加密处理，然后再外包给CSP，以保证数据在传输和存储过程中的安全性，达到对用户信息隐私保护的目的。
虽然对数据进行加密存储解决了用户的隐私安全问题，但是当用户需要检索这些信息时，由于存储在云端的都是密文数据，用户无法直接获得明文信息，因此不能利用传统的明文信息检索算法进行检索。对于密文检索，如果将所有数据文件下载到本地解密后再进行检索是不现实的，因为这一方面增加了网络负载，另一方面也增加了本地存储和计算资源的开销。同时，用户在进行检索时，应当保证检索信息不被泄露，防止恶意攻击者通过检索信息获得用户的明文信息。因此，密文检索给数据检索带来了很大的困难，设计一种安全、高效的面向隐私保护的密文检索算法具有重要的意义和价值。为了实现对密文数据的检索，文献[2，3]采用了公钥加密搜索算法，用户可以利用公钥进行数据加密上传，但只有数据拥有者才可以使用私钥进行检索。算法计算复杂度高，加解密和检索效率相对较低。文献[4]以布隆过滤器作为索引结构，对关键词进行检索时需要对每个文件进行计算与判断，检索时间性能较低。SONG等人[5]第一次提出了基于对称密钥的单关键词可检索加密方法，采用流密码方法对字符型数据进行加密处理，对关键词进行检索时，需要对文件内容进行遍历查询，逐词匹配密文信息，存储开销大，检索时间性能较低，不适应于海量数据检索。文献[6]提出了一种支持排序的密文检索算法，采用了基于树的检索结构，将检索结果按关键词的相关度分数从大到小返回给用户，但是存储开销较大。文献[7]提出了一种支持多关键查找的安全高效查找算法，采用基于二叉排序树结构，虽然具有较高的存储空间性能，但是检索时间性能低。文献[8]给出了一种基于Trie树的索引结构，虽然能提升检索时间性能，但是树中的每个节点都拥有一个固定长度的子节点数组，会增加额外的存储开销。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}因此为了提高密文检索的时间性能和降低存储开销，并针对移动云环境下移动终端设备计算和存储能力较弱的特点，以及支持对检索结果排序，此次毕业设计计划在前人基础上实现一种密文检索方法，并提出改进方案。
从以下4个方面改进密文检索方案：1)实现索引文件与密文文件的存储分离，提高系统的安全性；2)采用对称可搜索加密的方式，具有计算开销小、算法简单、速度快的特点，适用于移动终端设备；3)通过优化索引结构提高密文检索的效率；4)对检索结果进行排序，按关键词的相关度分数大小返回给用户，减少网络负载。
3. 参考文献[1]程芳权，彭志勇，宋伟，等．云环境下一种隐私保护的高效密文排序查询方法[J]．计算机学报，2012，35(11)：2215-2227
[2]Boneh D，Di Crescenzo G，Ostrovsky R. et al. Public Key En-cryption with Keyword search[J]．Eurocrypt，2004，49(16)：506-522
[3]Rhee H S，Park J H，Susilo W，et al. Trapdoor Security in a Searchable Public-key Encryption Scheme with a designated Tester[J]．JournaI of and Systems Software，2010，83(5)：763-771
[4]Goh E J．Secure Indexes[EB/OL]．[2012-12-13]．http://eprint.iacr.org
[5]Song D X，wanger D，Perrig A. Pratical Techniques for Searcheson Encrypted Data[J]. IEEE Symposium on Security amp; Privacy，2012：44-55
[6]Wang C，Cao N，Li J，et a1．Secure Ranked Keyword Search over Encrypted Cloud Data[C]//Proceedings of ICDCS．Genova，Italy，2010：253-262
