针对物联网云存储环境的可搜索加密方案研究

摘要

随着物联网云存储的不断发展，大面积的用户数据泄露事件时常发生，这些对个人及企业而言都造成了巨大的损失，越来越多的研究者开始关注物联网云存储数据的安全性和隐私保护，为了解决数据隐私泄露，研究者纷纷把加密技术运用到其中。现阶段物联网云服务器上的数据具有庞大性、冗余性和异构性的特点，而且物联网云存储环境下存在多个访问用户，即使将数据进行加密存储到物联网云服务器，现有的可搜索加密方案并不能保证在解密方不确定的情况下对这些加密的数据进行高效搜索。
　　针对物联网云存储环境这个特殊的应用场景，本文设计了一种基于属性加密的带关键字搜索方案，不但可以在非可信环境下，对云存储服务器中的加密信息进行高效搜索，且不向云存储服务器泄露任何与明文相关的信息，从而保证了数据的安全和使用者的隐私，而且还实现不同用户细粒度的访问搜索，该方案在解密方不固定的情况下具有很好的灵活性和适用性。本文的主要工作包括以下三个方面：
　　1)通过加入“访问控制树”来改进属性加密算法，基于改进的属性加密算法构造出文件加解密算法，利用属性划分不仅满足了物联网云存储环境下不同用户的访问搜索，而且还可以控制不同用户可搜索的内容，实现了对物联网云服务器上数据安全且细粒度的访问搜索；
　　2)在关键字加密和陷门生成阶段采用对称加密的思想，设计了改进的关键字加密和陷门生成算法，并分析了该算法的安全性。传统算法中采用双线性对加密关键字，利用带密钥的哈希函数生成陷门，造成了关键字加密和陷门生成的效率低下，改进的算法有效的解决了这个问题；
　　3)将分布式技术应用到服务器搜索算法的设计中，在服务器端建立“关键字—文件”索引表，提出了适应于物联网云存储环境的服务器搜索算法，并且在服务器搜索算法中采用异或运算来代替传统服务器搜索算法中的双线性对运算，提高了服务器的搜索效率。
　　通过功能测试验证了本文提出的基于属性加密的带关键字搜索方案的可行性，通过性能测试给出了改进算法的效率对比图，验证了本文改进的算法的高效性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 可搜索加密的研究现状

1.3 研究目标和内容

1.4 论文结构

第2章 物联网云存储环境的可搜索加密方案设计

2.1 设计技术难点

2.2 算法改进

2.3 整体方案构架

第3章 文件加密和解密算法

3.1 文件加解密模型

3.2 现有的属性加密算法

3.3 改进的属性加密算法

3.4 文件加密算法

3.5 文件解密算法

3.6 安全性证明

3.7 性能分析

3.8 本章小结

第4章 关键字加密和陷门生成算法

4.1 传统的关键字加密和陷门生成算法

4.2 改进的关键字加密和陷门生成算法

4.3 效率分析

4.4 安全性分析

4.5 本章小结

第5章 物联网云服务器搜索算法

5.1 传统的服务器搜索算法

5.2 改进的服务器搜索算法

5.3 效率分析

5.4 安全性分析

5.5 本章小结

第6章 可搜索加密方案测试

6.1 实验测试环境

6.2 功能测试

6.3 性能测试

6.4 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 本文总结

7.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间学术成果

附录 验证解密消息正确性