抗内部敌手关键字猜测攻击带关键字搜索公钥加密算法研究

摘要

传统密码学中加密与解密算法使用相同的秘钥，使得秘钥分发技术与签名技术难以在传统密码学中应用。公钥密码学的提出解决的了传统密码学中难以解决的秘钥分发与签名问题。随着公钥密码学的发展，公钥可搜索加密受到了更多的关注。公钥可搜索加密主要以提取文件关键字、加密关键字和关键字密文搜索的方式实现密文搜索。带关键字搜索公钥密码学的研究包括多用户访问控制、关键字模糊搜索、关键字灵活运算以及关键字隐私保护等。本文主要研究带关键字搜索公钥密码学中的关键字隐私保护问题。关键字猜测攻击是泄露关键字隐私的主要手段。其主要方法是对关键字域进行遍历与加密，分别与密文搜索时的搜索陷门进行匹配测试，若匹配测试成功，则敌手获知用户搜索时使用的关键字，否则继续遍历关键字域并加密，循环测试。
　　带关键字搜索公钥加密系统中内部敌手利用关键字猜测攻击获取关键字信息。关键字信息泄露用户的隐私以及搜索习惯等信息。抗内部敌手关键字猜测攻击目前是国内外研究中的一个难题。本文研究抗内部敌手关键字猜测攻击的带关键字搜索公钥加密体系，包括抗内部敌手关键字猜测攻击带关键字搜索公钥加密安全模型、抗内部敌手关键字猜测攻击带关键字搜索公钥加密方案构造与安全性证明。本文首次定义了抗内部敌手关键字猜测攻击带关键字搜索公钥加密安全模型并在该模型下首次构造了一种不依赖第三方认证的带关键字搜索公钥加密方案。本文给出了该方案的安全性证明并将其与现有相关方案进行了对比分析。研究结果表明本研究中的两种方案在能够抵抗内部敌手关键字猜测攻击的同时保证高运行效率。

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1 引言

1.1 带关键字搜索公钥密码学

1.2 带关键字搜索的公钥加密中关键字隐私性

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的主要工作

1.5 文章组织架构

2 预备知识

2.1 密码学抗碰撞哈希函数

2.2 双线性映射

2.3 判断性双线性Diffie-Hellman假设

2.4 PEKS基本形式与概率多项式时间安全模型

3 相关工作

3.1 BDOP-PEKS方案

3.2 dPEKS方案

3.3 SaS-dPEKS方案

4 抗内部关键字猜测攻击的带关键字搜索公钥加密

4.1 概念定义

4.2 安全模型

4.3 安全性定义

5 IKGAR-PEKS方案

5.1 IKGAR-PEKS方案构造

5.2 IKGAR-PEKS方案正确性

5.3 IKGAR-PEKS方案安全性

5.4 KGAR-PEKS方案分析

6 比较与实验

6.1 方案比较

6.2 实验

7 总结与展望

致谢

参考文献