[发明专利]云环境中基于迭代加密的多关键词密文检索方法

说明书

本发明公开一种云环境中基于迭代加密的多关键词密文检索方法，包括系统初始化、建立索引、加密索引和文件、数据上传、查询请求生成、服务器搜索、数据返回、用户发送更新数据请求。本发明基于迭代加密方式实现快速查找，不依赖于倒排索引结构，同样可以达到相同的效果，在搜索过程中，服务器收到请求后，根据文件标签迭代密文，使用对称加密算法进行迭代解密,可以获得相应的文件标签，然后根据文件标签查找布隆过滤器，从而返回满足条件的文件给用户。因为使用了迭代加密的技巧，在不泄露关键字和文件标签之间关系同时，达到了前向安全的要求。

技术领域

本发明属于云环境加密技术，具体涉及一种云环境中基于迭代加密的多关键词密文检索方法。

背景技术

可搜索加密是一种重要的搜索技术，在云存储中可以保护用户数据安全和隐私。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。

前向安全是指用来产生会话密钥的长期密钥泄露出去，不会造成之前通讯时使用的会话密钥的泄露，也就不会泄露以前的通讯内容。一般而言，满足前向安全的公钥环境下方案，其公钥是固定的，而密钥则随着时间进行更新。这个更新过程是单向的，因此也就保证了拿到当前的密钥，是无法恢复出以前的密钥，从而保证了前向安全。

现在有很多学者开始关注对支持前向安全的可搜索加密的研究。早在2005年，Chang and Mitzenmacher等人首次提出支持前向安全的动态可搜索加密方案，和之前的方案相比关注的问题不同，更有实际意义，但是搜素效率低。直到最近几年，该问题受到大量学者的关注，提出了许多方案，在性能上有很大提升。2014年，Stefanov等人提出的方案在效率上做了提升，使搜索时间从线性提升到压线性时间复杂度。在他们的交互更新过程中，客户端从服务器获取大量的数据，在遗忘的排序算法上来运行。此外，数据库中的数据删除是合法的，但是只有在搜索过程中进行修改，当删除的数据超过一半时，作者建议重新加密数据库。2015年，Yavuz and Guajardo等人提出了一个新的结构，基于矩阵的数据结构，矩阵的横和行分别代表关键字和文件标识，有两个哈希表，一个用作倒排索引一个用作前向索引，倒排索引用来搜索前向索引用来更新数据，然而他们方案矩阵的横和行是提前确定的，因此，该方案可以看作是静态的对称可搜索加密。2016年，Sophos提出了基于门限置换的方案，他们的方案在计算和通信上有很好的性能，但是他们的置换是基于公钥加密算法，需要很高的计算开销，还有他们的方案不支持并行计算，因为门限置换需要逐次迭代。还有该方案只支持增加和搜索操作，不支持删除。因此，Sophos的动态特性是通过运行两个实例来提供的，一个用于添加，另一个用于删除。在对关键字w进行搜索查询处理过程，服务器计算并返回两个实例中与w对应的文档标识符之间的差异。这些因素降低了服务器存储和搜索操作的实用性。2017年，Kee and Minkyu等人提出了双子典的数据结构，一个字典是倒排索引一个字典是前向索引，不同之处是，这两个字典之间是有关联不是独立的。该结构很好的实现了数据的动态更新。以上方案都只关注单关键字搜索，不支持多关键字搜索。2018年，Minxin Du and Qian Wang等人提出了一种新的索引结构，概率倒排索引编码结构，支持多关键字的搜索，在搜索和更新过程中很好的隐藏了关键字的信息，达到了不泄漏关键字和文件之间的关系，但是效率低，要遍历整个数据库。