密文全文检索系统的安全索引结构研究

摘要

随着社会信息化的高速发展，信息资源日益膨胀。全文检索技术为信息资源的检索利用提供了一种高效的手段，然而随之而来的信息安全问题也日益凸显。在一些高安全需求领域，文献信息资源的检索利用是必须建立在很高的安全性的基础之上。因此，需要寻求加密技术和全文检索技术的结合，在文献信息资源加密存储的前提下构建全文索引以提供安全高效的检索利用。
　　 国内外目前在全文检索和加密数据库领域的研究已经很成熟，但是基于密文的全文检索领域尚待发展。而且，目前基于密文的全文检索研究并没有很好的解决索引安全性的问题，为了在保证索引性能的基础上提高索引本身的抗攻击性，需要围绕索引结构的安全性改进展开深入研究。
　　 针对这些问题，给出了一种改进的安全全文索引结构。其中，倒排索引基于密文词条构建以抗语义分析攻击，两级索引结构及其分块加密机制保证了效率和安全的平衡，倒排文件中屏蔽了词条位置和频率信息以抗统计攻击，基于索引结构的访问控制策略保证了检索操作在用户权限范围内进行。针对该安全全文索引结构，设计了一种中文分词方法以满足密文全文索引倒排词表的三个特殊要求：词条粒度小、词条覆盖率高、倒排词表大小适中；基于该安全全文索引结构，设计了一套安全高效的密文全文索引机制，包括密文索引的构建和维护，以及密文全文检索等各个方面；基于该安全全文索引结构，从加密层次、加密粒度、加密算法等三个方面给出了密文全文索引加密方案的设计，并给出了一种多级密钥管理策略。
　　 最后，在上述研究成果的基础上设计并实现了一个密文全文检索系统原型Mimir，其核心模块基于开源全文检索引擎工具包Lucene 编写。并且基于Mimir系统这样一个实验环境进行了密文全文索引和检索的性能测试，验证了其效率和安全之间的良好平衡。