[发明专利]一种支持密文模糊搜索功能的公钥加密方法和系统

说明书

本发明公开了一种支持密文模糊搜索功能的公钥加密方法，所述方法包括生成系统的全局公共参数集、生成接收者的公钥和私钥、生成关键字的索引密文、生成待搜索关键字的搜索陷门和搜索测试的步骤。本发明还提供了一种支持密文模糊搜索功能的公钥加密系统，包括系统初始化模块、接收者密钥对生成模块、索引密文生成模块、搜索陷门生成模块和密文检索测试模块。本发明所述技术方案不仅支持模糊关键字搜索功能且不需要产生所有相似关键词的索引密文，而且支持由密文接收者设置关键字相似度阈值以控制密文检索的精确度，因此不仅提高了密文检索效率，而且也提升了系统的实用性。

技术领域

本发明涉及信息安全中的数据加密技术领域，特别是一种支持密文模糊搜索功能的公钥加密方法和系统。

背景技术

关键字搜索加密技术允许用户在搜索加密数据的同时不会泄露相关的明文和关键字信息。Boneh等人在2004年最先提出了带关键字搜索的公钥加密方法。该方法使得用户可以授权不可信的密文服务器检索发送给他的且以其公钥加密的密文中是否包含有特定的关键词。带关键字搜索的公钥加密系统主要包含三个实体，即发送者，接收者以及密文服务器。发送者首先使用传统公钥加密技术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的索引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服务器。为了检索密文服务器中的密文，接收者首先生成一个包含需要搜索的关键字的搜索陷门，然后将之发送给密文服务器。密文服务器接收到搜索陷门后，通过执行测试算法来检索出所有包含搜索陷门中关键字的密文，并将匹配的密文返回给接收者。在上述密文检索过程中，密文服务器不知道密文的明文以及搜索陷门中的关键字。因此，带关键字搜索的公钥加密为公钥密码系统中密文检索问题的解决提供了一种非常理想的方法。

目前，绝大多数带关键字搜索的公钥加密方法仅支持精确的关键字匹配检索，即搜索陷门中的关键字与密文索引中的关键字完全相同时，才能匹配成功。这样的方法在检索密文时需要用户精确输入搜索关键字，不具备容错能力。一旦用户输入了错误的关键字，那么会导致检索失败或得到错误的检索结果。针对这一问题，一些密码学者提出了带模糊关键字搜索的公钥加密方法实现了密文的模糊搜索。这些方法大都采用了编辑距离来定义关键字之间的相似度，并使用了基于通配符的模糊关键字集(即所有相似度大于或等于一定阈值的关键字的集合)的构造方法。使用这些方法时，发送方需要首先产生与数据密文相关联的关键字的模糊关键字集，并产生模糊关键字集中所有关键字的索引密文并附加在数据密文上。密文检索时，密文服务器需要使用接收者提供的搜索陷门与附加在数据密文上多个索引密文逐一进行匹配测试，以找到可能包含搜索关键字的密文。已有的带模糊关键字搜索的公钥加密方法存在如下的不足。首先，发送者需要产生大量的索引密文。这不仅会增加发送者产生索引密文的计算代价和发送密文的通信代价，而且会增加服务器端密文的存储代价。其次，密文服务器在密文检索时需要逐一检查附加在数据密文多个索引密文，必然会导致检索效率低下。再次，由于模糊关键字搜索本质上是通过发送者产生的模糊关键字集合实现，因此接收者在密文检索时无法控制检索的精确度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种支持密文模糊搜索功能的公钥加密方法和系统，本发明所提出的方法不仅支持模糊关键字搜索功能且不需要产生所有相似关键词的索引密文，而且支持由密文接收者设置关键字相似度阈值以灵活控制密文检索的精确度，因此不仅提高了密文检索效率，而且也提升了系统的实用性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种支持密文模糊搜索功能的公钥加密方法，包括以下步骤：

步骤A、根据安全参数，系统参数生成中心生成系统的全局公共参数集；

步骤B、根据系统的全局公共参数集，接收者生成自己的公钥和私钥；

步骤C、根据系统的全局公共参数集、接收者的公钥和关键词，发送者生成索引密文；