带关键字搜索的公钥加密方案的设计与分析

摘要

带关键字搜索的公钥加密体制在不解密出消息及关键字的情况下，实现了服务器检索带有某个指定关键字密文的功能，弥补了传统加解密算法无法搜索的不足。在带关键字搜索的公钥加密体制中，发送者发送密文给服务器，接收者发送关键字的陷门给服务器，服务器按预先设定的规则对上述密文和陷门进行测试。若匹配成功则可锁定到包含该关键字的密文，匹配失败则不能。上述过程不会泄露消息及关键字信息。
　　本文首先介绍了一个匿名的基于身份的加密方案，然后，基于该方案构造出一个建立在素数阶双线性群上的带关键字搜索的公钥加密方案。同时，本文证明出该方案在DBDH假设和D-Linear假设下是IND-PEKS-CPA安全的。相比于同类型的带关键字搜索的公钥加密方案，该方案具有更短的私钥和密文，极大的减少了通信成本。其次，为了解决以往带关键字搜索的公钥加密方案无法恢复通信消息的缺陷，本文利用双线性技术，构造出一个可解密出消息的指定测试者的带关键字搜索的公钥加密方案。该方案在离散对数困难问题下被证明出是选择关键字攻击下密文不可区分安全的，此外，利用Diffie-Hellman困难问题证明出该方案在选择关键字攻击下是陷门不可区分安全的，从而说明该方案在随机预言模型下是选择关键字攻击安全的。该方案相比其它指定测试者的带关键字搜索的公钥加密方案，具有解密功能，更具实用意义。最后，本文将上述可搜索加密方案嵌入到邮件服务系统中，保障了邮件系统在日常运行过程中的安全通信。