隐私保护密文检索技术研究进展

密文检索技术旨在提供密态数据查询服务,提高密文数据的可用性。但目前大多数机制仍存在不同程度的额外信息泄露,容易被攻击者捕获用于恢复明文信息与查询条件。如何强化密文检索中的隐私保护特性,实现信息泄露最小化已成为研究者关注的重点目标。近年来,随着硬件芯片技术与新型密码技术的快速发展,隐私保护密文检索研究方面涌现出了一批新成果,该文主要围绕多样化密文检索、基于可信执行环境的密文检索、隐匿信息检索等研究热点展开阐述,并总结了未来发展趋势。

基于密文KNN检索的室内定位隐私保护算法

在定位请求服务中,如何保护用户的位置隐私和位置服务提供商(Localization service provider,LSP)的数据隐私是关系到WiFi指纹定位应用的一个具有挑战性的问题。基于密文域的K-近邻(K-nearest neighbors,KNN)检索,本文提出了一种适用于三方的定位隐私保护算法,能有效提升对LSP指纹信息隐私的保护强度并降低计算开销。服务器和用户分别完成对指纹信息和定位请求的加密,而第三方则基于加密指纹库和加密定位请求,在隐私状态下完成对用户的位置估计。所提算法把各参考点的位置信息随机嵌入指纹,可避免恶意用户获取各参考点的具体位置;进一步利用布隆滤波器在隐藏接入点信息的情况下,第三方可完成参考点的在线匹配,实现对用户隐私状态下的粗定位,可与定位算法结合降低计算开销。在公共数据集和实验室数据集中,对两种算法的安全、开销和定位性能进行了全面的评估。与同类加密算法比较,在不降低定位精度的情况下,进一步增强了对数据隐私的保护。

基于Paillier同态加密算法的数字化供应链溯源方案设计

为提升供应链的安全性和透明度,本文设计了一款基于Paillier同态加密算法的数字化供应链溯源方案。数据显示,文件数量为1600时,基于Paillier同态加密算法的密文检索方案的检索时间为0.6×10^(3)ms,明显低于灵活多关键字搜索方案。在数字化供应链溯源系统测试中,当查询次数为1000时,系统每秒事物处理量为979,平均响应时间为0.62s。结果表明,系统在查询和上链测试中表现较好,吞吐量和响应时间均达到较高水平。基于Paillier同态加密算法的数字化供应链溯源方案具有良好的安全性和效率,可以有效实现对供应链的全面控制。

支持高效检索的电力数据密文存储方案

在电力数据联通、共享的发展趋势下,电力数据隐私计算总体业务需求不断提升.同态加密作为当今主流的隐私计算技术,应用在密文检索算法中时,仍存在检索效率低、多关键词数据处理复杂等问题.为此,基于Paillier同态加密算法,结合AES和RSA签名算法设计了满足IND-CPA安全的密文电力数据云存储方案,采用排序、二分查找的思想优化多密文关键词检索算法,并通过实验证明了方案的正确性,测试了方案的运行效率.实验结果表明算法能够在O(log N)时间复杂度下检索到目标密文数据并完成多关键词数据操作.与以往密文检索方案相比,具有密码运算轻量级和密文检索高效化的特点,有较好的实用价值.

An Improved Ciphertext Retrieval Scheme Based on Fully Homomorphic Encryption

In order to guarantee the user's privacy and the integrity of data when retrieving ciphertext in an untrusted cloud environment, an improved ciphertext retrieval scheme was proposed based on full homomorphic encryption. This scheme can encrypt two bits one time and improve the efficiency of retrieval. Moreover, it has small key space and reduces the storage space. Meanwhile, the homomorphic property of this scheme was proved in detail. The experimental results and comparisons show that the proposed scheme is characterized by increased security, high efficiency and low cost.

支持隐私保护的云存储框架设计

针对云存储中的隐私安全问题,设计了一个支持隐私保护的、高效且安全的云存储框架.该框架采用多叉树结构构建数据索引,设计密钥推导算法EKDA(Extirpation-Based Key Derivation Alogrithm)实现密钥的管理和分发,构建关键字检索算法DLSEK(Discrete Logarithm-Based Search on Encrypted Keyword)实现对数据共享和密文检索的支持,并结合延迟更新技术解决用户访问权限变更和数据更新问题.从EKDA的有效性、DLSEK的性能和隐私安全方面进行实验评估和安全分析,结果表明:EKDA能有效地减少通信和存储负载,DLSEK是一种具有单向性安全的支持检索的加密技术,整个框架的设计能有效地保护用户的隐私,同时支持高效的数据访问.

关系型数据库中数值数据的密文检索模型研究

研究关系数据库密文检索优化问题。对于加密后的关系数据库,由于密文数据不再保持原有明文的顺序性,查询操作带来了极大的困难。传统的密文检索模型,无法全面分析加密后的密文数据的排名大小以及概率值大小,获取的密文检索在语义上具有歧义性,出现不同的检索结果,导致算法的实用性很低。提出了一种新的关系型数据库中数值数据的密文检索方案,对数值型数据进行聚类分析,过滤无价值数据,对数据库进行加密和解密分析,采用P-kRanks算法实现数值型数据密文的精确检索,获取最佳的密文检索结果。实验结果说明,提出的密文检索模型获取密钥的时间开销是传统模型的一半,数据获取者得到会话密钥的效率提高了50%,具有较高的应用价值。

RSA乘法同态的数据库密文检索实现

为了解决网络环境下数据库中隐私数据的安全获取问题,基于RSA乘法同态加密机制,提出了一种新的网络数据库中隐私数据的保护机制,设计了带有隐私保护的同态密钥协商方案,实现了在数据记录的发送、查询与接收阶段用户数据的私密性保护.利用BAN逻辑对所设计的协议进行了安全性证明,并对密钥获取的性能进行了对比测试.仿真表明,利用RSA乘法同态性质所获取密钥的时间开销基本上相当于不采用乘法同态的一半,即数据获取者获取会话密钥的效率提升了50%.研究为网络数据库中的密文检索提供了一条有效解决思路.

云环境下基于可搜索加密技术的密文全文检索研究

为了解决云存储技术带来的数据安全和高效检索问题,在深入研究可搜索加密技术基础上,提出一种基于云存储的密文全文检索模型,给出基于可搜索加密技术的密文全文索引构建和检索策略,并对方案的安全性进行分析。实验表明,云存储环境下基于可搜索加密技术的密文全文检索方案既保证了数据的安全性,又具有很好的检索效率,可适用于海量数据的加密存储与高效安全检索。

隐蔽无线通信网络传输信息云存储密文检索

云储存技术下密文检索由于储存位置不同,需要使用与传统数据库不同的检索策略。提出隐蔽无线通信网络传输信息云存储密文检索。分析隐蔽通信流程,构建AWGN信道模型;设计多层次云储存平台架构,构建包含云储存平台、数据拥有者以及授权用户群三个实体的密文检索系统模型;利用改进的质量层次聚类方法获取信息特征根计算贡献率,实现数据降维,完成聚类;结合用户基本信息与密文兴趣向量,建立用户兴趣模型;确定需检索的关键字权重,将其发送到云端服务器,计算陷门与索引向量内积,将得分最高的密文反馈给用户,完成密文检索。仿真结果表明,上述方法所需检索时间较短,提高检索效率,且满足安全性要求。

云存储环境下的安全密文模糊检索方案

针对密文模糊检索的特点和要求,提出云存储环境下的安全密文模糊检索模型,采用基于通配符和编辑距离的关键词模糊集生成方法,以关键词的词频信息为权值构建Huffman树形索引结构,使用高效的布隆过滤器存储和匹配关键词模糊集,最后通过改进的TF-IDF规则对检索出的密文文档进行评分排序以返回最符合用户需求的Top-k个结果。实验测试结果表明,方案在保证安全性的同时,能够满足存储规模的要求,并具有较高的检索效率。

云环境中基于本体语义扩展的密文检索方案

为了提高传统云环境下密文检索技术的查询准确率,在本体语义技术的基础上,提出了一种基于本体语义扩展的密文检索方案。通过构建混合云密文检索模型,将明文检索中的本体技术引入到密文检索,对查询关键词进行语义扩展,并利用本体中语义相似度过滤扩展结果,以更好地理解用户的查询意图。实验结果表明:在保证检索速度的同时,该方法能够提高检索结果的查准率。

多云环境中基于属性加密的高效多关键词检索方案

随着云计算技术的快速发展和广泛应用,云环境中的数据安全问题成为用户关注的焦点。为了保障数据隐私,用户将隐私数据加密后上传至云服务器。然而,如何从多个云服务器中的海量加密数据里检索到包含特定信息的密文是富有挑战性的。传统的可搜索加密方案无法直接应用于多云环境的密文数据检索中。基于属性的加密技术为密文关键词检索提供了一种新的解决思路,但是,现有的相关方案存在仅支持单个或连接关键词检索、访问控制策略不灵活、检索效率低、计算和存储开销大以及无法有效适用于多云环境等问题。因此,文中提出了一种多云环境中基于属性加密的高效多关键词检索方案(MRAM)。MRAM基于高性能的密文策略的属性加密算法,实现了任意密文多关键词检索,细粒度的访问控制,并且通过引入检索服务器有效支持多云环境中高效准确的密文检索。安全分析表明,MRAM能够实现安全索引机密性、检索陷门机密性、抗共谋攻击等重要安全特性,性能评估验证了MRAM相较于已有的方案,在安全索引生成、检索陷门生成和检索阶段具有更低的计算开销,且安全索引和检索陷门的存储开销也更小。

基于同态加密的多关键词检索方案

随着云存储服务的发展,越来越多的数据拥有者选择将数据外包给云服务商存储。为了保证数据的安全性,云服务器上的数据应该以密文形式存储。现有的多关键词密文检索技术不能兼顾准确性和安全性的问题,提出一种利用改进的向量空间模型和同态加密技术进行多关键词检索的方案。性能分析表明该方案能够有效地解决密文的多关键词检索问题。

云计算环境下的高效密文检索协议

为了保护云平台用户的隐私,防止服务器第三方获知用户信息,文章提出了一种基于异步拼写检查的云端密文检索方案EFCS(Efficient Fuzzy Cipher Search)。该方案基于异步拼写检查,采用spell checker、文件过滤、分级推送和动态词库等技术实现云平台上的密文检索。与已有的基于通配符的模糊密文检索方案进行性能对比,EFCS能在保证相同安全性能的前提下,具有较低的存储开销、通信开销和解密计算代价。

一种基于全同态加密的密文检索算法

为了解决云存储平台上用户数据的安全存储与安全检索等问题,在Dijk等人提出的全同态加密方案DGHV的基础上,提出了一种改进的整数上的全同态加密算法,并证明了该算法的同态性。根据该改进算法设计了一种适用于云存储平台密文安全检索的算法,相对于DGHV算法,改进算法具有更高的安全性。最后,分析了改进算法的安全性可以归约为近似最大公因子问题,达到了IND-CPA语义安全。

CRSHE:基于同态加密的新型密文检索方案

针对文本密文存储与检索需求,提出一个检索与共享功能分离的云存储模型,在此基础上设计了一种同态加密算法,并给出一种新型同态密文检索方案CRSHE。可有效解决检索关键词隐私泄漏、不支持同态加密等问题,通过排序反映文档与关键词之间的相关程度,在多关键词检索时极大地提升检索性能。测试实验表明,该方案比线性密文检索方案效率高,具有较高的准确性。

基于密文操作的云平台数据保护技术研究

针对目前的加密算法无法解决云存储平台中数据的实用性与安全性的平衡问题,提出了可识别权限的整数同态加密(HEIP)算法并对方案的安全性、时间复杂度和算法效率进行了分析。然后在整数同态加密方案的基础上,同时结合实际的云存储应用场景设计了二级代理的同态加密云存储系统,并给出了关键模块的实现方法。最后通过实验证明了云存储平台的有效性、两级解密架构的安全性以及同态计算模式的正确性。

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。