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...     

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。在陷门生成阶段,避免直接将用户密钥提交给云服务器,保证了用户密钥的安全性。基于多项式方程实现了连接关键词搜索,缩小了搜索范围,提升了用户的搜索体验,严格的安全性分析证明方案能够达到抵抗关键字攻击安全。     

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...     

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。     

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.     

安全的指定发送者的基于身份的可搜索加密方案

云存储技术发展非常迅速,用户能高效地共享数据、便捷地处理数据,但是不能保证不会外泄用户的敏感信息。带关键字搜索的公钥加密(PEKS)方案能在不解密的情况下对关键字进行搜索,但PEKS存在管理证书的问题。它的变体,即基于身份的可搜索加密方案(IBEKS)能简化公钥基础设施中证书的管理,然而,大多数的方案都不能抵抗内部敌手的关键字猜测攻击。因此提出一个安全的指定发送者的基于身份的可搜索加密,能同时满足陷门不可区分性和密文不可区分性。与已有方案相比,该方案的存储和计算的代价较低,保证了使用性和效率。     

公开信道下多服务器多关键词多用户可搜索加密方案

可搜索加密服务中,为了避免服务器集中检索从而推测出密文关键词信息,数据属主希望将不同的数据密文与关键词索引分别存储在不同的服务器上。结合多用户可搜索加密方案和多服务器特性设计了一种公开信道下多服务器多关键词多用户可搜索加密方案。数据属主和数据用户利用服务器的公钥生成密文索引与陷门搜索凭证,满足在公开信道中传输。分析结果表明,新方案具有较低的通信代价,并且在随机预言机模型下基于判定性Diffie-Hellman问题假设证明了新方案在适应性选择关键词攻击下密文索引不可区分。     

多服务器可验证的属性基多关键字排序检索方案

针对现有可搜索加密方案搜索行为不可控、搜索结果不可信以及搜索语义单一的问题,提出一种多服务器模式下可验证的属性基多关键字排序检索方案。构造多维B+树作为索引存储结构将索引和密文分开存储,并在检索时使用提前剪枝策略去除相关性较低的子树,实现快速多关键字排序查找。运用属性基加密技术实现搜索行为的授权,通过授权的验证服务器对检索结果进行验证,保证检索结果的正确性。安全性及效率分析结果表明,基于DL假设和q-BDHE假设,该方案在随机预言模型下可抵抗选择明文攻击和抗关键字猜测攻击,并且能够减小计算开销。     

指定服务器的基于身份加密连接关键字搜索方案

公钥加密关键字搜索(PEKS)允许用户发送关键字陷门给服务器,服务器可以通过陷门定位到包含用户搜索的关键字的密文。为了消除已有基于身份加密的关键字搜索(IBEKS)方案中服务器和接收者之间的安全信道,Wu等人提出了一种指定服务器基于身份加密的关键字搜索(dIBEKS)方案。可是,Wu等人提出的dIBEKS方案不满足密文不可区分性。为了克服Wu等人方案的不足,本文提出一种指定服务器基于身份加密的多关键字搜索方案。安全性分析表明,本文所提方案同时满足了密文不可区分、陷门不可区分和离线关键字猜测攻击的安全性。效率分析显示,本文的方案更高效。      

智能合约辅助下满足前后向安全的动态可搜索加密方案

动态可搜索加密过程易受文件注入攻击和信息泄露导致的信息滥用攻击,同时现有基于公钥密码体制构造的动态可搜索加密方案往往涉及大量双线性对运算,不能满足实际应用的效率要求。通过引入智能合约,提出一种满足前后向安全的动态可搜索加密方案。以智能合约取代传统的搜索服务器进行关键字陷门匹配测试,解决传统搜索服务器必须满足诚实且好奇的设定问题,在此过程中避免大量使用双线性对运算,而是只执行一些简单的哈希操作,从而提升密文数据搜索阶段的计算效率。该方案满足前向安全性和后向安全性,即旧的搜索陷门不能用于搜索更新后的文件,且后续搜索不会泄露已删除文件所对应的索引信息。分析结果表明,与现有公钥密码体制下的动态可搜索加密方案相比,该方案在安全性和计算效率方面更具优势,适用于大数据通信环境。