[发明专利]支持富于表达关键字搜索的公钥加密方法及装置

说明书

本发明公开了一种支持富于表达关键字搜索的公钥加密方法和装置，其中接收者根据安全参数生成接收公钥和接收私钥，根据接收公钥、接收私钥和待搜索关键字的布尔表达式，生成关键字陷门，发送者根据接收公钥和关键字集合生成关键字密文，密文存储服务器根据接收公钥、关键字密文和关键字陷门，测试关键字密文中的关键字集合是否满足关键字陷门中的关键字布尔表达式，将通过测试的数据密文发送给接收者。本发明所公开方法同时支持多关键字密文和富于表达的关键字陷门的产生，具有比现有带关键字搜索的公钥加密方法更加高效的效率。

技术领域

本发明涉及信息安全中的数据加密技术领域，尤其涉及一种支持富于表达关键字搜索的公钥加密方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。

背景技术

带关键字搜索的加密技术使得用户能够在不解密的前提下检索密文中是否包含有特定的关键字信息，同时不会泄露相关的明文和被搜索的关键字信息。Boneh等人在2003年最先提出了带关键字搜索的公钥加密(public key encryption with keyword search)方案。带关键字搜索的公钥加密主要包含三个实体，即发送者，接收者以及密文存储服务器。发送者首先使用传统的公钥加密方法来加密需要发送的数据，并附上使用带关键字搜索的公钥加密方法生成与数据相关的关键字的密文形成可搜索的数据密文，然后将可搜索的数据密文发送给密文存储服务器。为了检索密文存储服务器中数据密文，接收者首先生成一个包含需要搜索的关键字陷门，然后将之发送给服务器。服务器接收到关键字陷门后，通过执行一种测试算法来查找与关键字陷门匹配的关键字密文。最后服务器将所有匹配的数据密文返回给接收者。在上述过程中，服务器对数据密文的内容以及被搜索关键词的信息一无所知。

一个数据密文通常包含多个关键字。单关键字搜索仅允许用户每次发送一个关键字的搜索请求，这极不符合现实生活中多词搜索的应用需求。特别是当单关键字无法精确定位到用户所想要的数据密文时，就需要用户使用多个不同关键字进行多轮搜索；或者是经过一轮密文搜索后，对返回结果解密，然后在明文上进行搜索来寻找目标文件。这不仅增加了通信的代价，也降低点了搜索的效率。针对这样的问题，Park等人提出了支持连接关键词搜索的带关键字搜索的公钥加密方法来实现多关键字搜索。但是连接关键字搜索并不具有足够的表达能力，因为这种搜索只能表达出关键字的逻辑“与”关系。如果用户想检索满足关键字的逻辑“或”的密文就必须进行多次查询，因而传统方案存在搜索效率低的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种支持富于表达关键字搜索的公钥加密方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。

为实现本发明的目的，提供一种支持富于表达关键字搜索的公钥加密方法，包括如下步骤：

S10，接收者根据安全参数，生成接收公钥和接收私钥，根据接收公钥、接收私钥和待搜索关键字的布尔表达式，生成关键字陷门，并将接收公钥发送至发送者，将接收公钥和关键字陷门分别发送至密文存储服务器；

S20，发送者根据接收公钥和关键字集合生成关键字密文，将关键字密文发送至密文存储服务器；

S30，密文存储服务器根据接收公钥、关键字密文和关键字陷门，测试关键字密文中的关键字集合是否满足关键字陷门中的关键字布尔表达式。

在一个实施例中，接收者根据安全参数，生成接收公钥和接收私钥包括：

S11，接收者根据选定的安全参数k∈Z⁺确定一个k比特的大素数q，生成两个q阶循环群G和G_T，以及定义在群G和群G_T上的双线性对e:G×G→G_T，其中，Z⁺是正整数集合；双线性对e:G×G→G_T是笛卡尔积G×G到群G_T的映射，即双线性对e:G×G→G_T是指函数z＝e(x,y)，其中x,y∈G为自变量，z∈G_T为因变量；