复杂语义可搜索加密研究

可搜索加密是一种支持用户在密文上进行关键词检索的密码学原语,能够为用户节省大量的网络和计算开销.进一步地,复杂语义可搜索加密,主要包括通配符可搜索加密、模糊关键词可搜索加密和多关键词可搜索加密,能够支持用户对密文进行各种形式多样化的搜索,而不局限于完整的单关键词搜索,更切合用户的实际搜索情形.本文主要从上述三类复杂语义可搜索加密的研究现状、典型构造、三者关系等方面展开研究,提出一种新的关键词特征提取方式,使得通配符可搜索加密可转化为一般的多关键词可搜索加密,最后讨论了现阶段复杂语义可搜索加密需要解决的问题及未来的研究思路.     

基于Goldwasser-Micali加密系统的隐私交集基数协议研究*

安全两方计算研究的是如何使两个互不信任的参与方在不借助任何第三方的情况下实现保护隐私的协同计算。隐私交集基数是一类重要的安全两方计算问题,其研究如何使各自拥有一个有限集合的两个参与方,在保护自己输入隐私的前提下,其中一方输出他们的集合交集的基数,而另一方没有输出。在半诚实攻击者模型下,对隐私交集基数问题的解决方案进行了研究,以Goldwasser-Micali加密系统作为基本的密码学工具,构建了一个隐私交集基数协议,证明了其正确性,并在半诚实攻击者模型下给出了基于模拟器的安全性证明。与已有方案相比,提出的协议在某些性能上更具优势。     

可搜索加密的研究进展

可搜索加密是解决云端不可信条件下加密数据安全云检索的重要方法。针对可搜索公钥加密、可搜索对称加密这2种可搜索加密类型,分别介绍了近几年来学术界的主要成果及其存在的问题、解决方法。在可搜索公钥加密领域,主要介绍了高安全条件下降低检索复杂度的方法;在可搜索对称加密领域,主要介绍了高安全条件下支持物理删除的方法。     

可搜索加密研究进展综述

随着云计算的迅速发展,为保护用户外包数据的安全和用户隐私,越来越多的企业和用户选择将数据加密后上传。因此,对云服务器上加密数据的有效搜索成为用户关注的重点。可搜索加密技术是允许用户对密文数据进行检索的密码原语,利用云服务器的强大计算资源进行关键词检索。根据使用密码体制的不同,介绍了可搜索加密的分类,将其分为对称可搜索加密和非对称可搜索加密。基于这种分类,首先介绍了典型方案,之后从可搜索加密的语句表达能力和安全性2方面进行介绍,并指出了该领域当前研究中急需解决的问题及未来研究方向。     

可搜索加密技术研究综述

从可搜索加密的两类基本问题出发,回顾了相关研究历史.介绍了可搜索加密的分类,包括其应用场景和应用模型,并探讨了相应的解决策略,从构造角度,将其分为对称可搜索加密和非对称可搜索加密.基于这种分类,围绕基本定义、典型构造和扩展研究,对可搜索加密相关工作进行了综述.最后,总结和展望了待解决的关键性问题和未来的研究方向.这些工作将对可搜索加密的进一步研究起到一定的促进作用.     

对称可搜索加密的安全性研究进展

为节约本地存储空间以及管理开销,文件可通过云存储服务被上传到云服务器.云存储服务作为一项重要的云技术已得到了广泛的研究和应用.文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求,但若以传统的加密方式将加密后的文件上传服务器又使服务器失去检索原文件的能力.可搜索加密(Searchable Encryption,SE)是近...     

基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案

云存储服务的出现可将文件上传至云服务器,节约了本地的信息存储空间以及管理开销。文件以明文的形式存储显然无法满足隐私保护和安全需求,但若将加密后的文件上传至云服务器,将失去搜索原文件的能力。因此,可搜索加密技术的出现解决了用户如何在文件不解密的情况下搜索加密数据。目前现有的单关键字可搜索加密方案会产生许多与检索内容不符合的信息,没有考虑数据用户细粒度搜索权限和搜索效率,以及因云存储的集中化带来的数据安全和隐私保护等问题。针对以上问题,该文提出了基于区块链的多关键字属性基可搜索加密方案。该方案使用多关键字可搜索加密技术实现了加密数据的有效搜索;利用基于属性的加密技术实现加密数据的细粒度访问控制;结合区块链的智能合约技术,经过多笔交易获得搜索结果。并且利用区块链的不可篡改性,满足了方案中相关性质的公平性,保证了在方案中三方的公平性和安全性并进行了相关分析。在随机预言机模型下,基于困难问题假设证明了方案的关键字安全及陷门安全,即所提方案满足在选择关键字攻击下的关键字密文不可区分性安全和陷门不可区分性安全。最后通过数值分析表明该方案在关键字密文生成阶段和关键字搜索阶段具有较高的效率。并展望了在未...     

基于云存储的多用户可搜索加密方案

云存储服务允许用户外包数据并以此来降低资源开销。针对云服务器不被完全信任的现状,文章研究如何在云环境下对数据进行安全存储和加密搜索。多用户的可搜索加密方案为用户提供了一种保密机制,使用户可以在不受信任的云存储环境下安全地共享信息。在现有的可搜索加密方案的基础上,文章提出了一种安全有效的带关键字搜索的加密方案,以及更加灵活的密钥管理机制,降低了云端数据处理的开销。     

基于比特切片的高效动态可搜索加密方案

可搜索加密作为提升云存储中数据安全性的重要技术,得到学界和产业界的持续关注。动态可搜索加密方案指支持数据集合更新的可搜索加密方案。在大型数据集场景中,由于更新操作会造成大量数据的重加密及索引重构,因此更新效率低下成为制约该技术应用的关键瓶颈。文章提出了一种基于比特切片的高效动态可搜索加密方案（BSSE）,该方案采用分块并行加密的思想,利用比特切片技术将每个数据块加密单元由字转置为比特,消除了加密过程中的移位操作,并通过将S盒化简为逻辑电路,提升了大数据集场景下的并行效率。实验结果表明,BSSE方案较现有方案更新速度提升59倍,有效地提升了可搜索加密方案的更新效率,具有广泛的应用前景。     

支持连接关键词搜索的属性加密方案研究

基于属性的加密机制能够实现细粒度的访问控制,支持多用户数据共享.针对大部分基于属性的可搜索加密方案存在效率低下、密钥易泄露以及仅支持单关键词搜索的问题,提出了一个支持连接关键词搜索的属性加密方案.该方案采用线性秘密共享矩阵实现访问控制,将秘密共享和恢复操作在一个与参与方属性关联的矩阵中进行,通过矩阵运算减少了计算量.在...     

一种基于对称加密的范围数据查询算法

为了弥补保序加密算法的隐私泄漏问题,结合对称可搜索加密技术基本思想,提出一种新型的具有隐私保护功能的范围数据加密查询算法.在该算法中,将数字范围转换为特殊关键字并放入布隆过滤器进行存储与命中判定,其中密文信息仅与值域相关,与具体数据无关,从而保证了语义安全性.实验结果表明,该算法计算负载仅为线性增长.综合而言,该算法具有更高的安全性与良好的运行效率.     

面向集合计算的隐私保护统计协议

通过挖掘数据中蕴含的重要信息指导实际生产和社会管理,已经成为大数据时代的客观需求.然而,现实生活中大量数据往往分布于不同实体,传统数据收集和共享方式将数据毫无保留地交予某一方进行处理,无法保障用户隐私.集中式的数据处理方式同样容易遭受外部敌手的攻击,造成数据泄露等严重安全威胁.随着数据安全和隐私相关的法律法规的出台,对数据的存储、处理和共享提出了更高的要求.在保护隐私的前提下,如何采用隐私保护技术对数据进行有效利用已经成为了热门话题.在此类协议中,保密集合求交由于其众多的应用场景,越来越受到学术界和产业界的关注.目前大多数集合求交协议仅支持计算集合交集,然而,在很多场景下,参与方可能更偏向于在不泄露交集的设定下计算关于交集的某些函数,如交集大小、交集权值求和,甚至更一般的函数.针对这个问题,基于茫然传输设计了一组协议组件,利用这些组件,可以在不泄露交集元素的设定下,较高效地计算交集大小、交集权值的统计和、交集权值的方差等统计量.值得关注的是,这些协议的构造不依赖同态加密或通用电路构造,可以仅利用茫然传输实现相应的安全计算需求.茫然传输可以利用茫然传输拓展技术大幅度降低公钥操作,因而可以实现较好的计算效率.同时,借助已有的Hash技巧,对协议的通信量进行了优化.在半诚实敌手下基于视图模拟对协议进行了形式化证明,并提供了针对协议的复杂度分析和对比.     

基于可搜索加密机制的数据库加密方案

近年来,数据外包的日益普及引发了数据泄露的问题,云服务器要确保存储的数据具有足够的安全性,为了解决这一问题,亟需设计一套高效可行的数据库加密方案,可搜索加密技术可较好地解决面向非结构文件的查询加密问题,但是仍未较好地应用在数据库中,因此,针对上述问题,提出基于可搜索加密机制的数据库加密方案.本文贡献如下:第一,构造完整的密态数据库查询框架,保证了数据的安全性且支持在加密的数据库上进行高效的查询;第二,提出了满足IND-CKA1安全的数据库加密方案,在支持多种查询语句的前提下,保证数据不会被泄露,同时在查询期间不会降低数据库中的密文的安全性;第三,本方案具有可移植性,可以适配目前主流的数据库如MySQL、PostgreSQL等,本文基于可搜索加密方案中安全索引的构建思想,利用非确定性加密方案和保序加密方案构建密态数据库安全索引结构,利用同态加密以及AES-CBC密码技术对数据库中的数据进行加密,实现丰富的SQL查询,包括等值查询、布尔查询、聚合查询、范围查询以及排序查询等,本方案较BlindSeer在功能性方面增加了聚合查询的支持,本方案改善了CryptDB方案执行完成SQL查询后产生相等性泄露和顺序泄露的安全性问题,既保证了数据库中密文的安全性,又保证了系统的可用性,最后,我们使用一个有10000条记录的Student表进行实验,验证了方案框架以及算法的有效性,同时,将本方案与同类方案进行功能和安全性比较,结果表明本方案在安全性和功能性之间取得了很好的平衡.     

基于格的可搜索公钥加密研究进展

随着数据的爆发式增长和云计算的快速发展,用户对数据安全共享和查询的需求逐渐增加。可搜索公钥加密技术允许资源受限的用户高效地搜索云服务器中存储的加密数据,为云数据安全查询问题提供了一种有效的解决方法。然而随着量子时代的到来,现有密码体制面临巨大的冲击,格密码由于具有可归约到最坏情况困难假设、抗量子攻击、安全性高等优势受到广泛关注。文章从安全性、功能性角度对基于格的可搜索公钥加密技术的研究进展进行综述,首先概述了基于格理论的公钥密码研究进展,介绍了可搜索公钥加密的定义及安全模型。然后重点分析现有格上可搜索公钥加密方案,以攻击手段为出发点对方案的安全性研究进行分析,从通信开销和计算复杂度两方面对方案的算法效率进行对比。最后总结了格上可搜索公钥加密技术的应用场景和未来研究趋势。     

云环境下基于属性策略隐藏的可搜索加密方案

基于属性的可搜索加密技术可以实现对数据的细粒度访问控制,但现有的可搜索加密方案,关键字的搜索、访问控制、文件加密基本上是分别执行的,导致攻击者可能跳过访问策略直接进行关键字索引匹配或文件解密;其次,现有方案中数据拥有者需将加密文件的密钥以安全通道传给用户,增加了数据拥有者的开销;此外,大多基于树型的访问控制策略是公开的,容易造成隐私泄露。因此,基于线性秘密分享（LSSS,linear secret sharing schemes）访问结构,提出了一种云环境下基于属性策略隐藏的可搜索加密方案。通过将策略秘密值嵌入关键字加密与文件存储加密,实现访问控制、关键字搜索与文件加密的有机结合;通过聚合密钥技术实现用户无须与数据拥有者交互,即可对文件进行解密的功能,减轻了密钥管理的负担,存储空间提高约30%。实验结果及安全性分析表明,所提方案具有数据存储的安全性、访问策略的隐私性、陷门的不可连接性等功能,具有较高的密文检索效率,与已有主流方案相比,检索效率提高至20%以上。     

具有密文等值测试功能的公钥加密技术综述

作为解决云环境中多公钥加密计算问题的重要方法之一,密文等值测试技术可以实现对不同公钥加密的数据进行比较,使测试者在不对密文进行解密的前提下判断密文对应的明文是否相同。首先介绍了密文等值测试概念及其安全模型,总结了目前提出的6种授权模式所适用的场景以及对应的输入与输出;然后对比了密文等值测试技术与公钥可搜索加密技术的异同,阐述并分析了包括公钥、基于身份和基于属性在内的若干典型密文等值测试方案;最后讨论了密文等值测试的应用场景并对来来的研究进行展望。     

基于区块链的多关键字细粒度可搜索加密方案

密文策略下基于属性的关键字搜索(CP-ABKS)技术可以对加密的数据实现细粒度控制和检索.现有CP-ABKS方案较少考虑云服务器的恶意行为和搜索过程的公平支付,且通常只支持单关键字密文检索.对此,文章提出基于区块链的多关键字细粒度可搜索加密方案.利用密文策略下基于属性的加密技术满足多用户检索,实现了细粒度访问控制和访问...     

隐私保护集合交集计算协议

隐私保护集合交集计算属于安全多方计算领域的特定应用问题,具有重要的研究价值和广泛的应用范围.在信息高速发展的时代,对该问题的研究满足了人们在日常生活中享受各种便利的同时隐私得到保护的需求.文章考虑的是两个参与者隐私保护集合交集计算的情形,首先将集合表示成多项式,把求解两个集合的交集问题转化为求解两个多项式的最大公因式问...