云存储环境下多关键词密文排序检索技术研究

摘要

近年来，随着云存储技术的日益普及，越来越多的用户选择将数据外包给云端。然而，作为一个第三方平台，云存储服务提供商是不可完全信赖的。为了保证数据隐私，用户选择以密文的形式外包数据，数据加密使得明文下的检索技术在密文环境下不可运用。因此可搜索加密技术便应运而生，其支持在密文上进行关键词检索，实现高效数据利用的同时还能保护用户的查询隐私。早期可搜索加密技术多是基于单关键词的，为了进一步提高检索的精确度，多关键词密文排序检索技术成为了学术界和产业界研究的热点问题之一。
　　已有的多关键词密文排序检索方案大多不支持数据的动态更新，少数支持动态更新的方案在安全性或效率上尚有不足。另外，现有的加密数据检索技术大多只支持关键词的严格匹配或模糊匹配，忽略了关键词之间的语义关系，这很可能会导致检索结果的不全与不精确问题。针对以上不足，本文主要完成了如下两方面的工作:
　　1、提出了一个支持动态更新的密文排序检索方案。该方案以平衡二叉树作为索引结构，支持并行检索和数据的动态更新，并且在动态更新时实现了前向安全和后向安全。为了实现多关键词排序检索，通过向量空间模型和TF-IDF技术构建文件索引向量和查询向量。利用安全的k近邻算法对文件索引向量和查询向量进行加密保证了数据的隐私性。
　　2、在第一个工作的基础上，将语义查询技术引入，提出了一个同时支持语义检索和数据动态更新的多关键词密文排序检索方案。在该方案中，通过构建语义关系图实现了查询关键词的语义扩展。性能分析表明该方案具有较高的检索效率，安全性分析表明了该方案在已知密文模型下是安全的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1研究背景和意义

1．2研究进展

1．2．1对称可搜索加密研究进展

1．2．2非对称可搜索加密研究进展

1．3本文研究内容

1．4本文组织

1．5本章小结

2．1密码体制

2．1．1对称密码体制

2．1．2非对称密码体制

2．2向量空间模型

2．3 TF-IDF权重模型

2．4安全k近邻

2．5语义关系图

2．6本章小结

第3章多关键词密文排序检索方案

3．1系统模型

3．2威胁模型

3．3总体框架

3．4 Cao等的方案

3．4．1MRSE_1方案

3．4．2 MRSE_2方案

3．5 Yang等的方案

3．6支持动态更新的多关键词排序检索方案

3．6．1可搜索索引树的构建

3．6．2基于索引树的检索

3．6．3安全索引方案

3．6．4动态更新

3．6．5安全性分析

3．6．6性能分析

3．7三个方案的比较

3．8本章小结

第4章支持语义扩展的多关键词密文排序检索方案

4．1 xia的方案

4．2支持语义扩展的动态多关键词排序检索方案

4．2．1构建文件索引向量和查询向量

4．2．2安全索引方案

4．2．3动态更新

4．2．4安全性分析

4．2．5性能分析

4．3我们方案与其它方案的比较

4．4仿真实验

4．5本章小结

5．1工作总结

5．2研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间学术成果

致谢