云环境下多用户可搜索加密方案研究

摘要

随着云计算技术的快速发展，其廉价、按需服务、高可靠性的特点给人们带来了极大的便利，吸引了越来越多的个人和企业将数据存储在云端。但是在实际的应用场景中，当数据脱离用户的控制后往往会带来一些安全隐患。因此，上传到服务器上的数据的安全问题应引起我们的注意。传统的加密方式使数据不容易被检索，这给用户带来了极大的不便。因此，研究者们提出了可搜索加密技术解决加密数据的检索问题。 可搜索加密机制按照构造算法可以分为基于公钥的可搜索加密和对称可搜索加密这两大类，本文主要针对数据共享场景下的公钥可搜索加密机制。现有的大多数公钥方案产生确定性的密文，敌手很容易利用有限的关键字空间和双线性对的运算进行匹配，实施关键词猜测攻击。为了解决这一问题，本文的研究目标是在数据共享的场景下，提出更加高效的可抵抗关键字猜测攻击的方案。本文主要的工作如下： 第一，针对现有方案容易遭受关键词猜测攻击的问题，本文提出了一个新的抵抗关键词猜测攻击的多用户可搜索加密方案，并加强了威胁模型，将服务器视为敌手。在本方案中，不同的文件使用不同的密钥加密，数据拥有者的公钥被嵌入到搜索陷门的计算过程中，指定要搜索的数据的所有者。数据拥有者通过对用户授权来实现访问控制，合法的用户只需提交单个陷门就可以访问具有搜索权限的该数据拥有者的所有文件。我们还根据安全性定义详细的证明了方案的安全性，通过性能分析进一步说明了方案的可行性。 第二，基于多个数据拥有者和多个用户共享数据的场景，构造了一个指定服务器的多用户可搜索加密方案。这个方案解决了陷门个数随文档或数据拥有者个数线性增长的问题，用户只需提交单个陷门就可以检索所有具备搜索权限的密文文件。在关键字密文和搜索陷门的生成过程中需要使用服务器的公钥，搜索工作也只能由拥有私钥的服务器完成。我们还给出了详细的安全性证明和性能分析，说明了方案的安全性和可行性。

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