云计算中可搜索加密方案的研究

摘要

云计算作为新兴产业，在近几年得到迅速发展。越来越多的个人用户或企业机构愿意将本地数据存放到云端服务器，从而享受云端所提供的庞大的计算资源、按需的低成本网络访问、以及便捷的数据存储服务。同时还避免了本地数据管理和系统维护的麻烦。云计算虽然有很多优势，但其安全问题也一直是人们所担心的。为了保护用户数据的隐私性，数据在上传之前通常先加密，以密文的形式存储到云端。在数据加密的情况下，若按照用户需要去搜索特定的文件，普通的明文搜索方法则变得不再适用。为解决这一问题，可搜索加密应运而生，并成为近年来云安全领域的研究热点。
　　本文对云计算中可搜索加密技术进行了研究，同时提出3个不同的方案：
　　(1)基于倒排矩阵，提出了一个保护隐私性的可搜索加密方案。构造加密的倒排矩阵索引结构，将索引和密文一同上传给云服务器，凭借关键词搜索陷门实现密文的安全搜索。安全性证明和实验分析表明了该方案的安全性和高效性。
　　(2)考虑到云服务器可能存在恶意行为，会导致返回给用户的密文集合不完整或不正确，为此提出一个可验证的可搜索加密方案。方案中给出了一个可验证机制，来防止云服务器对用户的欺骗。同时，使用倒排索引结构，实现了最优的搜索效率，即次线性搜索。通过安全性分析，证明了该方案满足自适应安全性和可靠性。实验结果显示方案的搜索效率较高，验证代价较小。
　　(3)为了提高用户的搜索体验，提出一个可验证的连接关键词排名搜索方案。该方案同时实现了连接关键词次线性搜索、相关度排序、结果可验证的功能。在自适应语义安全性和可靠性的定义下证明了方案的安全性。通过性能分析说明了方案具有搜索高效，验证开销小等优势。

目录

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2可搜索加密研究现状

1.3主要研究内容

1.4章节安排

第二章 预备知识

2.1云计算

2.2密码学基础

2.3可搜索加密

2.4符号表示

2.5安全性定义

2.6本章小结

3.1问题描述

3.2问题分析

3.3算法定义

3.4方案描述

3.5安全性分析

3.6效率分析

3.7本章小结

第四章 可验证的单关键词可搜索加密方案

4.1问题描述

4.2问题分析

4.3算法定义

4.4方案描述

4.5安全性分析

4.6实验分析

4.7本章小结

第五章 可验证的连接关键词排名搜索方案

5.1问题描述

5.2问题分析

5.3算法定义

5.4方案描述

5.5安全性分析

5.6性能分析

5.7本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢

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