一种支持联合搜索的多用户动态对称可搜索加密方案

近年来,满足前后向安全的动态对称可搜索加密(dynamic symmetric searchable encryption, DSSE)一直备受关注,它可以抵抗文件注入攻击,同时限制服务器学习已删除文档的相关信息.不过大多数满足前后向安全的DSSE方案仅支持单关键词搜索,Patranabis等人在NDSS 2021会议上提出了一种支持联合搜索且满足前后向安全的动态可搜索加密方案,但该方案在某些情况下不能得到准确的查询结果,同时不能支持多用户查询.针对以上问题,通过改进不经意交叉索引(oblivious cross tags, OXT)协议,提出了一种支持联合搜索的多用户动态对称可搜索加密方案.该方案利用有限域中元素具有乘法逆元的性质,引入了一次性盲因子,并结合数字信封技术实现了多客户端查询的功能.方案分析与实验表明,所提方案满足了前向安全与后向安全,不仅可以提供准确的联合查询功能,而且支持多客户端查询,同时计算效率仅与更新次数最低的关键词更新次数有关.     

支持联合搜索的动态前向安全可搜索加密方案

前向安全可搜索加密方案可抵抗文件注入攻击,从而引起了广泛的关注,它保证了更新文件后,新加入的文件不会泄露先前文件的关键词信息.就前向安全可搜索加密方案而言,如何提升其安全性和运行效率是当下的研究热点.但现有的前向安全可搜索加密方案为了提升安全性,往往仅支持单关键词查询或者以牺牲部分查询功能为代价.针对可搜索加密文件更新时的隐私泄露问题和搜索功能不完善问题,提出一种支持联合搜索的前向安全可搜索加密方案.该方案在服务器端采用布谷鸟过滤器筛选符合查询条件的文件,且支持动态更新操作;通过引入密文等值测试技术对关键词进行隐藏,实现在搜索阶段不泄露关键词和文件信息的情况下进行搜索匹配.方案分析和实验表明所提方案满足自适应安全性,提供多关键词搜索,支持灵活的更新操作且具有较高的效率,更加适用于数据外包、电子邮件系统等实际应用场景.     

Verifiable searchable symmetric encryption for conjunctive keyword queries in cloud storage

Searchable symmetric encryption (SSE) has been introduced for secure outsourcing the encrypted database to cloud storage, while maintaining searchable features. Of various SSE schemes, most of them assume the server is honest but curious, while the server may be trustless in the real world. Considering a malicious server not honestly performing the queries, verifiable SSE (VSSE) schemes are constructed to ensure the verifiability of the search results. However, existing VSSE constructions only focus on single-keyword search or incur heavy computational cost during verification. To address this challenge, we present an efficient VSSE scheme, built on OXT protocol (Cash et al., CRYPTO 2013), for conjunctive keyword queries with sublinear search overhead. The proposed VSSE scheme is based on a privacy-preserving hash-based accumulator, by leveraging a well-established cryptographic primitive, Symmetric Hidden Vector Encryption (SHVE). Our VSSE scheme enables both correctness and completeness verifiability for the result without pairing operations, thus greatly reducing the computational cost in the verification process. Besides, the proposed VSSE scheme can still provide a proof when the search result is empty. Finally, the security analysis and experimental evaluation are given to demonstrate the security and practicality of the proposed scheme.     

区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案

可搜索加密技术在不解密的情况下搜索加密数据.针对现有的可搜索加密技术没有考虑数据用户细粒度搜索权限的问题,以及现有的可搜索加密方案中因云存储的集中化对数据安全和隐私保护带来的问题,提出了区块链上基于云辅助的属性基可搜索加密方案.该方案利用可搜索加密技术实现加密数据在区块链上的安全搜索,利用基于属性的加密技术实现数据的细粒度访问控制,利用区块链不可篡改的特性确保关键字密文的安全.在该方案中属性基加密技术用来加密关键字,区块链上存储关键字密文,云服务器上存储关键字密文和数据密文.基于困难问题假设,证明该方案能够保证关键字密文和陷门的安全性.数值实验结果表明:该方案在密钥生成阶段、陷门生成阶段、关键字搜索阶段具有较高的效率.     

基于多关键字的Top-k布尔可搜索加密方案

针对在云存储服务中可搜索加密技术的研究,解决了现存3个问题：1)传统可搜索加密方法大多数只支持单关键字搜索,并且在安全索引过大时,搜索时间代价过大;2)现有方案大多使用倒排索引进行快速搜索,然而倒排索引并不支持动态关键字更新;3)现有方案大多数无法针对某些按需用户,根据关键字的重要性对搜索文件进行安全高效的top-k排序.提出了一种基于多关键字的top-k布尔可搜索加密方案(top-k boolean searchable encryption scheme based on multiple keywords, TBSE).该方案利用Goldwasser-Micalli与2DNF这2种加密算法构建了一种支持动态更新的安全索引;利用集合论与布尔搜索的相关知识构建了关键字交集索引与交集搜索令牌,以实现对多关键字的布尔搜索;利用TF-IDF加权技术与安全协处理器构造分数索引,进而能够对文件进行top-k排序.安全性分析表明：该方案保证了在已知密文模型与已知背景模型下的安全性.通过实验证明：该方案提升了对多关键字布尔搜索的效率以及索引存储的效率.     

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...     

指定使用者的多服务器多关键字可搜索加密方案

针对现有可搜索加密方案中密文检索效率低、搜索结果不精确以及不支持数据使用者身份验证等问题,在无证书密码体制下,提出一种指定使用者且多服务器多关键字的可搜索加密方案。使用多服务器和多关键字技术在降低服务器负荷的同时提高用户检索密文的速度,使搜索结果更加精确。在搜索验证阶段,搜索服务器验证数据使用者的身份,若身份合法则存储服务器根据关键字向数据使用者返回相应密文。性能分析结果表明,在随机预言机模型下该方案可以抵抗内外关键字猜测攻击,且能够在降低计算开销的同时提高搜索效率,在安全性和效率方面均具备一定优势。     

VMKDO: Verifiable multi-keyword search over encrypted cloud data for dynamic data-owner

The advantages of cloud computing encourage individuals and enterprises to outsource their local data storage and computation to cloud server, however, data security and privacy concerns seriously hinder the practicability of cloud storage. Although searchable encryption (SE) technique enables cloud server to provide fundamental encrypted data retrieval services for data-owners, equipping with a result verification mechanism is still of prime importance in practice as semi-trusted cloud server may return incorrect search results. Besides, single keyword search inevitably incurs many irrelevant results which result in waste of bandwidth and computation resources. In this paper, we are among the first to tackle the problems of data-owner updating and result verification simultaneously. To this end, we devise an efficient cryptographic primitive called as verifiable multi-keyword search over encrypted cloud data for dynamic data-owner scheme to protect both data confidentiality and integrity. Rigorous security analysis proves that our scheme is secure against keyword guessing attack (KGA) in standard model. As a further contribution, the empirical experiments over real-world dataset show that our scheme is efficient and feasible in practical applications.     

区块链上支持多关键字检索的可搜索加密方案

在基于云存储的单关键字可搜索加密中,云服务器不是完全可信的,且现有的单关键字检索不能精确地返回搜索结果。基于此, 结合区块链技术提出了区块链上的多关键字可搜索加密方案。该方案采用对称加密算法提高了加密效率;利用区块链技术解决了云服务器不诚实搜索的问题;采用多关键字的索引结构提高了搜索结果的精确性。在随机预言模型下,证明了该方案在选择关键字攻击下是不可区分IND CKA安全的,通过效率分析表明该方案具有更高的效率。     

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...     

指定验证者与可撤销重加密的可搜索加密方案

隐藏向量加密(hidden vector encryption, HVE)作为一种谓词加密策略,不仅可以对解密密钥进行细粒度的控制,同时也支持对关键词的合取和子集等范围搜索,因此可以被应用在诸如电子健康记录等系统中,以保护用户敏感数据并提供密文检索功能.然而,目前已有的隐藏向量加密策略均未考虑离线关键词测试攻击和可撤销的代理访问控制.针对这一问题,提出了一种支持指定验证者和基于时间的可撤销代理重加密的高效的隐藏向量加密方案.代理人可以在数据拥有者指定的时间区间内访问密文数据,而当超过预定的时间后,代理权限将被自动撤销.由于只有指定的验证者可以执行验证操作,使得方案可以有效地抵御离线关键词测试攻击.提出的可搜索加密方案不仅在标准模型下面对选择关键词、选择时间攻击是可证明安全的,同时,搜索令牌的尺寸、重加密算法的时间复杂度以及验证操作的双线性对运算次数均限定在O(1)常数界限内.因此,方案具有较好的安全性和实用效率.     

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。     

面向属性加密数据的可验证细粒度关键字密文搜索

为实现加密数据的细粒度密文搜索,并确保第三方服务器诚实可靠地执行搜索过程,同时尽可能降低用户端的计算和通信代价,提出支持密文搜索可验证的属性基可搜索加密方案。通过引入对称密钥加密体制,承诺方案和强一次性消息认证码,以经典的属性加密方案为基础构造算法,实现密文关键字的细粒度搜索以及搜索过程的可验证性,并证明方案具有选择性的数据安全性和搜索索引安全性,以及验证可靠性。与同类方案相比,该方案在达到同等安全性要求的情况下,进一步提高了终端用户的计算和通信效率。     

云环境下基于属性的多关键字可搜索加密方案

可搜索加密技术可在不解密数据密文的同时实现密文关键字的检索,很好地保护了数据存储方的隐私.针对目前大多数可搜索加密方案无法支持用户自定义搜索策略的问题,提出了一种安全、高效、可支持任意表达的基于属性可搜索加密方案.该方案首先基于LSSS搜索结构,支持任意合取、析取或单调布尔表达式的多关键字搜索策略,用户使用私钥为LSS...     

基于区块链的动态可验证对称可搜索加密方案

对称可搜索加密(symmetric searchable encryption, SSE)能实现密文数据的检索而不泄露用户隐私, 在云存储领域得到了广泛的研究与应用. 然而, 在SSE方案中, 半诚实或者不诚实的服务器可能篡改文件中的数据, 返回给用户不可信的文件, 因此对这些文件进行验证是十分必要的. 现有的可验证SSE方案大多是用户本地进行验证, 恶意用户可能会伪造验证结果, 无法保证验证的公平性. 基于以上考虑, 提出一种基于区块链的动态可验证对称可搜索加密方案(verifiable dynamic symmetric searchable encryption, VDSSE); VDSSE采用对称加密实现动态更新过程中的前向安全; 在此基础上, 利用区块链实现搜索结果的验证, 验证过程中, 提出一种新的验证标签——Vtag, 利用Vtag的累积性实现验证信息的压缩存储, 降低验证信息在区块链上的存储开销, 并能够有效支持SSE方案的动态验证. 由于区块链具有不可篡改的性质, 验证的公平性得以保证. 最后, 对VDSSE进行实验评估和安全性分析, 验证方案的可行性和安全性.     

具有高效授权的无证书公钥认证可搜索加密方案

设计了1个高效授权的无证书密码环境下的公钥认证可搜索加密方案的安全模型,并提出了具体的具有高效授权的无证书公钥认证可搜索加密方案。该方案中云服务器利用数据属主对密文关键词索引的签名进行数据属主的身份验证;其次,数据用户对授权服务器进行授权,授权服务器可以对数据用户进行验证,若数据用户合法,则协助数据用户对云服务器返回的密文执行有效性的验证;同时,数据属主与数据用户利用云服务器公钥生成的密文关键词索引与陷门搜索凭证,可以保证密文关键词索引与陷门搜索凭证满足公开信道中的传输安全。最后使用仿真验证了所提方案的效率。     

支持非单调访问结构的可验证搜索属性加密方案

针对属性基密文搜索方案多数只支持单调访问结构,且对搜索结果缺乏有效检验等问题,提出支持非单调访问结构且搜索可验证的密文关键字搜索属性加密方案。首先,由属性值构造多项式,根据多项式整除性质实现密文细粒度搜索的权限设置;然后,在确保不泄露隐私信息的前提下,由云服务器完成密文搜索和外包解密;最后,借助所提承诺方案实现对搜索结果的正确性检验。所提方案支持非单调访问结构且具备密文细粒度搜索、数据共享、外包解密和搜索可验证等多项功能。在随机预言机模型中,基于扩展多指数序列判定Diffie-Hellman （aMSE-DDH）假设,可证明该方案在选择密文攻击和选择关键字攻击情况下均具有选择性的不可区分安全性。实验结果表明,所提方案的终端解密时间与属性个数无关,仅需约12.9 ms。     

外包数据库多关键词可验证密文搜索方案

为保证外包数据库的机密性、完整性和可操作性,对传统Merkle树结构进行改造,结合广播加密、双线性累加器等多种方法,提出一种新的外包数据库多用户多关键词可验证密文搜索方案。方案可验证多关键词搜索结果完备性。与现有方案相比,该方案更加灵活,同时所需验证信息存储空间更小,验证所需数据少。     

无配对公钥认证可搜索加密方案

随着云计算与5G通信的快速发展与广泛应用,云移动用户数迅速增长.云数据的隐私性保护越来越受大众关注.早期提出的带关键字搜索的公钥加密方案(public key encryption scheme with keyword search, PEKS)和公共通道带关键字搜索的公钥加密方案(secure channel free PEKS, SCF-PEKS)允许系统中的任何用户向服务器发送加密文件供接收者检索,起到一定的隐私保护作用.但之后Rhee等人的工作中发现方案仍存在关键词隐私性安全不足.同时,多数的公钥可搜索加密方案是基于双线性对下计算的.在运算能力有限的设备上应用,其计算效率会有所限制.针对以上问题,提出一种非双线性对运算的公共通道的公钥认证可搜索加密方案(non bilinear pairs secure channel free public key authentication encryption with keyword search scheme, NBP-SCF-PAEKS),该方案的计算效率相对于双线性对方案高,并且在关键词检索过程具有访问控制功能.在不使用随机预言机模型下,通过Game-Hopping方法证明方案满足适应性选择关键词攻击下多关键词密文不可区分性以及适应性选择关键词攻击的陷门不可区分性,使得方案模型抵抗在线模式下外部攻击者关键词猜测攻击和离线模式下内部攻击者关键词猜测攻击.根据方案设计进行仿真实验,结果表明：该方案相对于其他方案是高效安全的.     

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.