并行密文倒排索引研究

加密数据是保护用户隐私的一个方法,特别在开放系统中的数据处理需求更为迫切,但要解决如何在密文上进行检索的问题。针对SSE-1密文检索方案的一些性能缺陷,采用不同的加密策略,在lucene倒排索引的基础上,设计了密文倒排索引Crypt-Lucene,同时结合云计算特点,设计了并行构建Crypt-Lucene方案,理论分析了方案的性能,并通过实验证明了方法的有效性。实验结果表明,Crypt-Lucene与SSE-1相比,索引构建时间减少了约为60%,同时具有较好的空间性能,对于大文档集合,利用MapReduce在4结点构成的Hadoop集群上并行构建8个Crypt-Lucene索引能减少83.4%的时间。     

多关键词动态可搜索加密方案

云存储用户将数据外包存储至云服务器以节省本地存储资源。然而,云存储数据脱离了用户的物理控制范围,可导致云端隐私数据被恶意窃取或泄露。目前动态可搜索加密方案多以对称可搜索加密为主,需要预先建立安全的密钥共享信道,难以直接应用于云存储数据共享场景。针对云存储多方数据的安全共享场景,提出了一种多关键词动态可搜索加密方案。该方案通过引入布谷鸟过滤器构建正向索引,实现数据拥有者对文档及索引的动态添加和删除。同时结合双线性对与拉格朗日插值多项式,可支持多关键词的联合搜索。为降低密文检索阶段的计算开销,采用倒排索引与正向索引结合的构造,以提高云服务器的检索效率。基于判定线性Diffie-Hellman问题,在适应性选择关键词攻击下可证明方案的安全性。通过实验分析所提方案在不同数据集中进行关键词搜索及索引更新的执行效率,结果表明所提方案可有效避免检索时间与密文数量的线性相关性,降低了数据量较大情况下更新操作中的计算开销。     

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。     

基于ProActive的分布式并行网页索引算法

针对单机网页索引器索引速度慢和串行倒排索引算法具有可并行处理的特性,提出分布式并行倒排索引算法。该算法应用分布式并行计算ProActive中间件和单机索引Lucene包,设计和实现一个在机群系统下工作的分布式并行网页索引器。实验结果表明,该索引器有较高的索引性能和较好的扩展性能。     

基于倒排索引的可搜索加密数据共享方案

针对当前医疗数据共享难、数据被攻击、密文搜索效率低的问题，提出了一种基于倒排索引的可搜索加密数据共享方案。采用基于私有链和联盟链的双链结构存储数据并实现数据共享；设计了一种新型倒排索引结构，防止敏感数据被攻击；提出了一种基于新型倒排索引结构的密文搜索算法，利用可搜索加密技术将陷门信息提交至倒排索引结构中实现密文搜索。实验表明，所提出的方案可以有效保证数据安全，提高搜索效率。     

支持结果排序的安全密文检索方法研究

越来越多的企业和个人用户将数据部署到低成本、高质量的云存储中。为了保护敏感数据,用户在部署前会对其进行加密处理,但海量的加密数据给检索工作带来很大挑战。文中将传统的倒排索引结构改造成密文倒排索引,并在密文倒排索引上构建计数布隆过滤器,进而提出了基于计数布隆过滤器的密文安全索引(SICBF),其在保证隐私安全的前提下实现了对密文的快速检索。为减少SICBF索引中的数据冗余,设计了计数布隆过滤器的剪枝算法。为保护密文倒排索引中相关分的隐私安全,采用一对多保序加密机制(OPME)对相关分进行加密,并在密文相关分上对检索结果直接进行排序,将最相关检索结果top-k返回给授权用户。安全分析表明, 不同于原始数据分布,OPME算法加密后的相关分分布隐藏了数据的峰值,能防止针对相关分的统计攻击。实验结果表明,SICBF的检索效率高,计算量小,适用于海量加密数据文件的快速安全检索。     

基于Huffman树的密文索引构建方案

为实现安全高效的云端数据密文检索,提出基于Huffman树的密文索引构建及检索方案。将Huffman树形结构及其编码的思想引入密文索引结构的构建方案中,改进基于知识理解的中文分词算法提取明文关键词,通过改进的TF-IDF规则对检索结果集进行排序以返回最符合用户需求的Top-K个结果,并增加伪造的索引结点以增强索引结构的抗统计分析攻击能力。通过实验测试和性能对比分析可得出结论：方案在保证密文和索引信息安全性的同时,可以提高密文检索的效率。     

基于混合云架构的深度语义密文检索

针对传统的云环境下密文检索方案基于统计学模型来生成文件向量和检索向量,并没有考虑文件和请求的深层次语义信息,提出一种基于混合云架构的深层次语义密文检索模型。通过私有云联邦学习神经网络模型构建向量生成模型,通过公有云存储密文数据。另外,提出密倒排索引表来存放文件向量,在公有云的检索过程中,保证检索信息不被泄露的情况下提高检索的效率。对真实数据集的分析和实验表明,提出的方案在安全性和搜索效率方面都优于目前同类型的密文检索方案。     

去同步化攻击下数据库密文可验证检索模型

针对数据库密文检索的效率不佳和隐私泄露问题,提出了基于扩展关键词的密文可验证检索模型,同时设计了去同步化攻击协议.根据哈希函数与双线性映射得到随机种子,结合其它初始化参量构造客户端属性密钥,对检索数据进行加密,按照规则存储到字典中,形成加密索引.为避免服务器猜测引发查询信息泄露,设计了扩展关键词陷门,利用陷门标识符判断客户端需要的验证数据,并通过扩展关键词的加密集合与验证集合实现密文的可验证检索.最后设计了去同步化攻击协议,采用双随机数策略,在协议被拦截时,通过双边校验计算完成验证.仿真结果表明,扩展关键词密文可验证检索模型结合去同步化攻击协议,显著提升了数据库密文检索的效率,可验证性也明显提高了检索的安全性,有效适用于大数据与云计算应用场合.     

基于空间近邻查询的移动医疗呼叫算法

随着大数据时代的到来，传统的计算机因为单机资源有限、运行速度慢、分布式处理支持差，已满足不了现行的医疗体系中的大数据处理需求，基于时空数据的移动医疗呼叫系统方法可以很好地解决这些问题。在移动云计算环境下研究[k]最近邻查询算法是当前一个热点问题，支持可扩展和分布式的空间数据索引对于kNN查询的效率影响很大，目前已有的查询算法不适合并行化或者会导致内容冗余。将MapReduce分布式处理技术与空间kNN查询方法相结合，设计可以快速检索到满足用户查询需求的医生位置信息的移动医疗呼叫算法。提出并构建了一个新的分布式空间数据索引方法：倒排Voronoi图索引，它将倒排索引和Voronoi图索引进行结合；提出了一种基于MapReduce的利用Voronoi图来处理kNN查询的高效算法，其在分布式环境下可以有效提高查询效率；用真实的和仿真的数据集来进行大量实验评估，实验结果表明所提出的方法具有良好的高效性和可扩展性。     

基于BTM主题模型的对称可搜索加密方案

为了实现基于语义的密文检索,提高密文检索的准确率和效率,本文提出了一种基于biterm主题模型(biterm topic model,BTM)的多关键词可排序对称可搜索加密方案(BTM-MRSE).通过主题模型对关键词和文档之间的潜在语义进行建模,用户利用查询关键词的概率分布作为检索陷门,根据查询关键词与文档之间的语义...     

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...     

可撤销的多关键字公钥可搜索加密方案

在云计算应用中,为保证隐私数据安全,用户需要将数据在本地加密后再上传至云服务器。可搜索加密技术允许用户直接检索服务器上的加密数据,获得检索权限的用户往往可以无限制地检索密文。在现实应用中,用户密钥的丢失及恶意攻击容易对隐私数据产生安全威胁,用户不应该持续保持对数据的检索能力。为此,提出了一个支持用户检索权限撤销的公钥可搜索加密方案。将系统的整个生命周期划分为不同时段,下个时段的密文由上个时段的密文进化而来,通过密文进化及时间密钥的分发控制实现用户权限的撤销。方案在支持多关键字检索的同时降低方案的计算开销,并且撤销用户对此前时刻所有密文的检索能力,保证密文的前向安全性。     

一种云环境中密文数据的模糊多关键词检索方案

越来越多的企业和个人用户将大量的数据存储在云服务器。为了保障数据隐私,重要数据以密文形式存储在云端,但却给数据检索操作带来严峻挑战。传统的基于明文的检索方案不再适用,已有的基于密文的检索方案存在不支持模糊检索或多关键词检索、效率较低、空间开销较大、不支持检索结果排序等问题。因此,研究安全高效的密文检索方法具有重要意义。提出了一种新的云环境中密文数据的模糊多关键词检索方案,该方案能够从云服务器上检索出包含有指定多个关键词的密文,支持模糊关键词检索,并且不会向云服务器和其他攻击者泄露与数据和检索相关的任何明文信息;使用计数型布隆过滤器和MinHash算法构建索引向量和查询向量,使得索引构建和查询过程更加高效,且排序结果更加准确。安全性分析和性能评估表明该方案具有高安全性、可靠性、检索效率和准确率。     

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。     

基于倒排索引的可验证混淆关键字密文检索方案

随着云计算的发展,以密文检索为核心技术的安全搜索问题日益成为国内外研究的热点.为了提高密文检索方案的安全性,提出了基于倒排索引的可验证混淆关键字密文检索方案.首先,在构建陷门时插入混淆关键字抵抗恶意云服务器的关键字攻击,同时引入数据缓存区,利用Pailliar加密技术对包含混淆关键字搜索结果进行盲计算,过滤掉包含目标关键字以外的密文数据,减少通信开销;其次,利用双线性映射生成标签验证搜索结果,并对方案在正确性、安全性和可靠性这3个方面进行了验证.在真实数据集上进行反复实验,理论分析和实验结果表明,该方案在保证检索效率的同时,比现有的密文检索方案有效地提高了密文检索的安全性.     

基于区块链的公平可验证的多关键词密文排序检索

针对区块链环境下已有的可搜索加密方案实现结果验证和公平支付的成本过高、检索功能局限的问题,提出基于区块链的支持验证与公平支付的多关键词排序检索方案。该方案通过云服务器（CSP）存储加密索引树和执行搜索操作,并且构建了包含验证证明的查找表来辅助智能合约完成检索结果的验证以及公平支付,从而降低智能合约执行操作的复杂性,节约时间和费用成本。此外,结合向量空间模型与词频逆文档频率（TF-IDF）技术构建平衡二叉树结构的索引,并使用安全K邻近对索引和查询向量进行加密,从而实现支持动态更新的多关键词排序检索。安全性和性能分析表明,所提方案在区块链环境下和已知密文模型下是安全可行的;仿真实验结果表明,所提方案能够以可接受的开销实现结果验证与公平支付。     

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。