医疗大数据隐私保护多关键词范围搜索方案

随着医疗信息系统的急速发展,基于医疗云的信息系统将大量电子健康记录（EHRs）存储在医疗云系统中,利用医疗云强大的存储能力和计算能力对EHRs数据进行安全与统一的管理.尽管传统加密机制可以保证医疗数据在半诚实云服务器中的机密性,但对加密后的EHRs数据执行安全、快速、有效的范围搜索,仍是一个有待解决的关键问题.提出一种支持多关键词范围搜索的可搜索加密方案：利用向量积保持加密机制实现复杂查询结构的可搜索加密,可支持连接关键词查询、范围查询以及通配符的查询;通过随机化构建搜索索引和搜索陷门,实现搜索模式隐藏,达到搜索语句的隐私保护;采用矩阵哈达马积缩小所需密钥矩阵的维度.理论分析和实验结果表明：该方案在达到医疗数据隐私保证的同时,对用户的检索策略也进行了有效的隐私性保护,有效提高了检索效率,降低了创建索引及陷门所用时间,实现了多用户多文件下医疗数据的范围搜索能力.     

一种结合可验证数据库的属性可搜索加密方案

在可搜索加密应用于实际场景的过程中,大部分方案仅验证搜索结果而不是数据库,只能确保返回所有匹配的文件标识符,而不能对文档的完整性进行检查.本文提出了一种结合可验证数据库的属性可搜索加密方案(attribute-based searchable encryption with verifiable database, VDB-ABSE),兼具属性管理和可验证性.该方案构建了一个可验证数据库VDB,能够为用户提供搜索结果的证明.当数据使用者在使用关键词查询文件时,云存储平台先进行关键词的搜索,再通过二维线性表进行属性识别,匹配该属性权限下可以访问的数据集.云平台在搜索完成后将相应的文件和证明一起反馈给数据使用者,数据使用者可以对搜索结果进行验证,保证基于属性的可搜索加密方案的可验证性.通过实验分析和与现有方案进行对比, VDB-ABSE方案更具有优势.     

具有匿名性的可搜索加密方案

已有的可搜索加密方案(PEKS),都是实现对关键词信息的保护.一个真正安全的可搜索加密方案,在保证搜索能力的前提下,不仅要实现对关键词信息的保护,也要实现对消息查询方信息的保护.基于此,提出了具有匿名性的基于身份可搜索方案(ANO-IBEKS)的定义和构造算法.该方案可以很好的解决大量数据交给第三方服务器存储(比如网络存储)的关键词密文查询问题,可以有效的保护查询关键词和查询者身份等敏感信息,无法追踪究竟是哪个用户查询了什么信息,并且给出了方案在随机预言机模型下语义安全性的证明.     

一种安全的具有匿名性的可搜索加密方案

2004年,Boneh等利用匿名的基于身份加密方案构造了一个公钥可搜索加密方案（PEKS）,解决了特定环境下对加密数据进行检索的这一困难工作。已有的可搜索加密方案,都是实现对关键词信息的保护,其实一个真正安全的可搜索加密方案,在保证搜索能力的前提下,不仅要实现对关键词信息的保护,也要实现对消息查询方信息的保护。提出具有匿名性的基于身份可搜索方案（ANO-IBEKS）的构造算法,给出了方案在随机预言机模型下语义安全性的证明。该方案可以很好地解决大量数据交给第三方服务器存储（比如网络存储）的关键词密文查询问题,可以有效地保护查询关键词和查询者身份等敏感信息,无法追踪究竟是哪个用户查询了什么信息。     

基于属性的可搜索加密方案

2004年,Boneh等人利用匿名的基于身份的加密方案构造了一个公钥可搜索加密方案(PEKS),解决了特定环境下对加密数据进行检索的这一困难问题.已有的可搜索加密方案,通信模式往往是一对一的,关键词密文也只能被特定的单个用户查询或解密,这样的通讯模式在实际的系统中有很多局限性.作者首次给出了基于属性的可搜索方案(ATT-PEKS)的定义和构造算法.此方案与PEKS的不同之处在于基于属性的可搜索方案是适应群组的公钥加密搜索方案,扩大了信息的共享性,节省了第三方信息存储的空间.作者同时对此方案进行了一致性分析和安全性证明.     

供应链产品信息搜索系统中基于同态加密的隐私保护研究

为了有效保障云计算环境下供应链产品信息搜索系统中外包数据的安全性,提出一种基于全同态加密的关键词搜索方案.该方案基于向量加密技术对文档集合建立关键词向量空间模型,进而在加密域中计算搜索关键词与文档向量空间的相似度,从而实现信息搜索操作.方案利用加密算法的同态性,在整个搜索过程中第三方均无法获取明文数据,在一定程度上保护...     

可问责的多关键字可搜索加密方案

为了解决现有的可搜索加密方案无法对私钥泄露者的身份进行追踪问责等问题,提出了一种可问责的多关键字密文搜索方案。引入一个追踪算法,根据被泄露、出售的私钥追踪到私钥所有者的身份,并对该用户进行问责。如果确定该用户为泄密者,可直接将其从系统中撤销,从而保障系统的安全。经证明,该方案是可问责的并且基于q'-SDH假设是具有安全性的。同时,该方案将加密阶段分为离线加密和在线加密,有效地减少了在线加密的计算量,提升了系统整体运行效率。此外,该方案还支持多关键字查询,为用户缩小了查询范围,搜索效率得到了提升。最后,给出了安全性证明和实验分析,证明了该方案是安全的、可行的。     

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．     

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.     

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。     

可搜索加密机制研究与进展

随着云计算的迅速发展,用户开始将数据迁移到云端服务器,以此避免繁琐的本地数据管理并获得更加便捷的服务.为了保证数据安全和用户隐私,数据一般是以密文存储在云端服务器中,但是用户将会遇到如何在密文上进行查找的难题.可搜索加密（searchable encryption,简称SE）是近年来发展的一种支持用户在密文上进行关键字查找的密码学原语,它能够为用户节省大量的网络和计算开销,并充分利用云端服务器庞大的计算资源进行密文上的关键字查找.介绍了SE机制的研究背景和目前的研究进展,对比阐述了基于对称密码学和基于公钥密码学而构造的SE机制的不同特点,分析了SE机制在支持单词搜索、连接关键字搜索和复杂逻辑结构搜索语句的研究进展.最后阐述了其所适用的典型应用场景,并讨论了SE机制未来可能的发展趋势.     

支持语义扩展的动态多关键词密文排序检索

针对云存储环境下已有的动态多关键词密文排序检索方案不支持关键词语义扩展、不具备前向安全和后向安全的问题，提出一种支持语义检索且具备前向安全和后向安全的动态多关键词密文排序检索方案。该方案通过构建语义关系图实现查询关键词的语义扩展；使用树索引结构实现数据的检索和动态更新；利用向量空间模型实现多关键词排序搜索；基于安全K近邻算法对维度扩展后的索引和查询向量进行加密。安全性分析表明，该方案在已知密文模型下是安全的且具有动态更新时的前向安全和后向安全。效率分析及仿真实验结果表明，该方案在服务器检索效率方面优于目前同类型具有相同安全性或相同功能的方案。     

可验证的多用户云加密关键字搜索方案

针对云环境下多用户访问和大数据量存储的特点,提出了一种云环境下加密关键字搜索方案。与已有的大多数方案相比,该方案使用签名绑定关键字索引和其关联加密文件,实现了查询结果完备性和完整性的验证,使用重加密技术实现了多用户隐查询,并动态更新用户查询权限。此外,该方案在查询过程中使用哈希查询优化索引结构,实现了对云数据的快速访问。安全性分析表明,该方案是安全的;性能分析及仿真实验结果表明该方案和已有的一些算法相比有了较大的性能提升。     

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...     

基于关键词的加密云数据模糊搜索策略研究

随着个人和企业用户产生的数据量越来越多,云存储的价格便宜、存储空间使用灵活等优势也越来越明显。随着大量的数据外包到云服务器端,用户一般采用加密方法实现对敏感数据的保护和使用限制,这使得传统的基于明文的搜索方案不再适用。如何在保护隐私的基础上实现高效的数据文件搜索是首要考虑的问题。在已有的加密数据搜索方案的基础上,分析中文所特有的模糊音和多义的特点,利用中文和英文实现关键词的同义词构建,并建立关键词的模糊音词和同义词集合,提出了基于关键词的加密云数据模糊搜索方案,实现了对中文模糊音和同义关键词的搜索并利用伪随机函数对私钥进行保护。最后通过安全性分析和系统实验验证了该方案具有较高的安全性、良好的实用性和较高的搜索成功率。     

基于可搜索加密的密态知识图谱存储和检索方案

随着云计算的快速发展,知识图谱数据外包成为一种流行的趋势。医疗、金融等诸多领域中的知识图谱有着隐私敏感特性,然而云服务器并不是完全可信的,为了保护数据在云服务器上的机密性和完整性,需要使用加密等方式来保护知识图谱数据的安全。提出了一种基于可搜索加密的密态知识图谱存储方案,可以有效保护数据的机密性和完整性,并且支持在密态数据上的检索。该方案充分考虑了知识图谱实体及其关系顺序读取的必要性,从而对密态索引设计进行优化,加快检索效率。实验结果显示,密态知识图谱的一跳子图查询平均时间为非密态知识图谱的2.09倍,表明该方案在安全性和查询效率上取得了良好的平衡。     

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...     

一种基于区块链可验证的加密图像检索方案

由于难以构造通用的认证结构对图像类型数据的相似度计算过程进行验证,因此对加密图像检索结果的验证面临很大挑战。同时,现有多数加密图像检索方案没有考虑恶意云服务器的问题,可能返回不正确或不完整的检索结果。利用区块链技术的去中心化、不可篡改等特性,提出一种基于区块链可验证的加密图像检索方案BVEIR,确保搜索结果的可靠性与搜索过程的透明性。将加密索引存储在区块链（以太坊）上,通过区块链的共识机制保证在智能合约上完成搜索的功能,确保搜索结果完备性,同时将相应的加密图像数据外包到云服务器以降低存储成本,并在相似图片索引过程中使用基于视觉词袋模型和simhash的双层索引结构,进一步提高检索效率和精度。实验结果表明,BVEIR具有良好的隐私保护效果,其建立索引时间较SEIR方案更少,并且可实现对图像数据的细粒度访问控制,在提高索引效率的同时保证图像检索的精确率。