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基于区块链的可搜索加密电子病历共享方案

计算机工程与应用 2024年

作者：高改梅王娜刘春霞党伟超史旭太原科技大学计算机科学与技术学院

针对电子病历共享效率低与隐私易泄露的问题，提出一种基于区块链的可搜索加密电子病历共享方案。方案采用链上链下相结合的模式存储数据实现电子病历的安全共享，云服务器存储电子病历密文，区块链存储密文哈希值、病历标识符及关键字... 详细信息

针对电子病历共享效率低与隐私易泄露的问题，提出一种基于区块链的可搜索加密电子病历共享方案。方案采用链上链下相结合的模式存储数据实现电子病历的安全共享，云服务器存储电子病历密文，区块链存储密文哈希值、病历标识符及关键字索引等。设计了一种动态倒排索引结构，采用键值形式存储索引，利用可搜索加密技术在倒排索引中完成密文搜索。而且，区块链节点在检索密文关键字的同时建立搜索索引，提高区块链节点的搜索效率。实验分析表明，该方案相比于其他同类方案具有更高的效率，平均搜索时间提高了19.8%，陷门生成时间提高了12.14%，即在保证数据安全的前提下，该方案能够更快速地进行电子病历的搜索和共享。

关键词：电子病历共享可搜索加密区块链倒排索引云服务器

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基于倒排索引的可搜索加密数据共享方案

计算机工程与应用 2023年第10期59卷 270-279页

作者：刘炜白晓丹佘维宋轩田钊郑州大学网络空间安全学院郑州450003 郑州大学互联网医疗与健康服务河南省协同服务中心郑州450025 郑州大学计算机与人工智能学院郑州450066

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... 详细信息

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。

关键词：区块链医疗数据共享倒排索引可搜索加密

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一种面向耗材数据的可搜索对称加密方案

计算机技术与发展 2024年

作者：景义君程钰雯时自成任莹荆长强郭锋武传坤临沂大学信息科学与工程学院

目前将数据上传至公共服务器或云平台已成为系统管理数据的主流方法，然而这种做法存在着机密数据泄露和隐私泄露的严重风险。为了解决这一问题，保护数据的安全性和用户的隐私性，本文提出一种面向耗材数据的安全高效的可搜索对称加密... 详细信息

目前将数据上传至公共服务器或云平台已成为系统管理数据的主流方法，然而这种做法存在着机密数据泄露和隐私泄露的严重风险。为了解决这一问题，保护数据的安全性和用户的隐私性，本文提出一种面向耗材数据的安全高效的可搜索对称加密方案，在耗材管理系统中提供了有效的数据保护和用户隐私保护措施。可搜索对称加密技术是一项能够在密文状态下实现搜索的先进技术，它允许在加密的数据集中进行搜索而无需解密。文章具体方案采用了KECCAK256哈希算法和AES加密算法对耗材数据进行处理，并引入倒排索引结构以及乱序操作来实现密文搜索功能。这种结构不仅能够有效地支持快速搜索，还能防止通过索引推断出明文信息，从而提高耗材数据的隐私保护水平。实验结果表明，该方案相较于其他算法在安全性和搜索时间方面均表现优异，为耗材管理系统提供了可靠且高效的数据的隐私保护措施。

关键词：隐私保护耗材数据可搜索对称加密密文搜索倒排索引

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基于前缀剪枝的大规模向量空间相似检索框架

软件导刊 2024年第6期23卷 92-97页

作者：刘健博邓凌风李文海田野武汉数博科技有限责任公司湖北武汉430205 武汉大学计算机学院湖北武汉430072 湖北开放大学软件工程学院湖北武汉430074

针对大规模文本集合下基于权重的相似性查询问题,提出一种支持前缀剪枝的高效检索框架。首先给出向量空间模型下相似性及其带权前缀定义,理论证明了带权前缀剪枝的正确性;其次,面向大规模文本查询,提出一种新的倒排索引结构,利用索引叶... 详细信息

针对大规模文本集合下基于权重的相似性查询问题,提出一种支持前缀剪枝的高效检索框架。首先给出向量空间模型下相似性及其带权前缀定义,理论证明了带权前缀剪枝的正确性;其次,面向大规模文本查询,提出一种新的倒排索引结构,利用索引叶节点维护记录的前缀权重,并基于该索引构建高效的相似检索算法;最后,在TF/IDF权重策略下证明该方法能够有效支持大规模带权相似检索。结果表明,其查询效率较Lucene的归并验证策略提升了5倍以上。

关键词：前缀剪枝 TF/IDF 向量空间倒排索引信息检索数据库

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一种新型高效全文检索引擎的设计

软件工程 2024年第2期27卷 44-48页

作者：董宗然闻柏智朱毅大连外国语大学软件学院辽宁大连116044 大连外国语大学大数据图书情报研究中心辽宁大连116044 联通(辽宁)产业互联网有限公司辽宁沈阳110041

为了改善常规存储方式模糊查询性能较低的问题,提出一种针对大文本文档数据的高效模糊查询方法。通过对文档建立倒排索引,将索引以及部分文档信息提取到内存中以降低磁盘输入和输出(Input/Output,I/O)。根据内存中的倒排索引和数据库中... 详细信息

为了改善常规存储方式模糊查询性能较低的问题,提出一种针对大文本文档数据的高效模糊查询方法。通过对文档建立倒排索引,将索引以及部分文档信息提取到内存中以降低磁盘输入和输出(Input/Output,I/O)。根据内存中的倒排索引和数据库中主键形成的映射查询数据,然后通过相关度算法对这些数据进行排序,并以字典树作为搜索提示,实现高效的全文检索。实验结果表明:与ElasticSearch使用相同词集时,随着测试数据量的变化,所设计的全文检索引擎的查询效率是ElasticSearch效率的80~1200倍,其效率优势随着数据量增加呈现反比例关系变化,并且在17919条文档数据下,其内存占用不超过2.5 GB,适合用于海量文档数据检索。

关键词：倒排索引全文检索检索引擎模糊查询字典树

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基于CRF的分区倒排索引压缩算法研究

基于CRF的分区倒排索引压缩算法研究

作者：王子琛北京交通大学

学位级别：硕士

倒排索引作为全文检索技术的核心数据结构,承担着维护大量数据及响应查询的重要责任。随着网页数量急速膨胀,倒排索引数据体积不断增大。倒排索引压缩算法可以减小倒排索引数据占用空间,加快查询速度,提高搜索引擎的搜索性能。因此倒排... 详细信息

倒排索引作为全文检索技术的核心数据结构,承担着维护大量数据及响应查询的重要责任。随着网页数量急速膨胀,倒排索引数据体积不断增大。倒排索引压缩算法可以减小倒排索引数据占用空间,加快查询速度,提高搜索引擎的搜索性能。因此倒排索引压缩算法研究成为了全文检索技术研究的热点问题。由于不同搜索引擎对数据的需求不同,倒排索引压缩算法的难点始终是如何寻找压缩空间和解压时间两种性能上的平衡。近年来的倒排索引压缩算法大多关注于通过改变编码的方式来提高压缩率或查询效率,而较少关注不同的分区方式和数据特点对压缩效果的影响。针对上述问题,本文提出一种变长分区方式,并在此分区方式上提出两种编码方法,主要工作如下:(1)针对域值分区中结构复杂导致空间冗余较大的问题,对域值分区方式进行剖析,并在此基础上使用CRF模型(Conditional Random Field)进行分区重组,提出Bocsc倒排索引压缩算法(Based on CRF Slicing Compression Algorithm)。该算法对整数序列进行域值预分区,使用动态规划计算部分预分区的最佳重组模式。然后通过最佳重组模式生成预分区的特征及标签,使用CRF模型对其余预分区进行标注,通过标签对所有预分区进行重组。分区重组为块后,将块分为四种类型,每种类型采用不同的方式进行编码,提高算法的数据压缩率。(2)针对域值分区中空域分区及满域分区较多导致空间浪费的问题,使用PForDelta倒排索引压缩算法的思想,提出PForDelta-Bocsc算法。该算法使用Bocsc算法中的变长分区方式,在存储空间首部置入一个跳跃区间,存储连续空域及满域分区的描述信息。根据分区内数据的稠密程度,将重组后的分区分为四种类型,每种类型使用更贴合数据特点的方式进行编码,进一步提高算法的数据压缩率。(3)实现Bocsc算法及PForDelta-Bocsc算法,并与Elias-Fano算法等倒排索引压缩算法在数据集Clue Web09和CCNews的不同密度子集上进行对比实验。实验结果表明,Bocsc算法在数据压缩率方面超过了绝大多数对比算法,同时在解压时间和随机查询时间性能上与一些分区算法较为接近;PForDelta-Bocsc算法的解压时间虽较Bocsc算法降低了8.46%,但数据压缩率提升了18.83%,在对比算法中具有良好的空间压缩性能。

关键词：倒排索引索引压缩域值分区变长分区模式 CRF模型

倒排索引压缩及在RDBMS全文检索中的实现

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华中科技大学学报（自然科学版） 2005年第4期33卷 7-9页

作者：朱虹吴林华中科技大学计算机科学与技术学院湖北武汉430074

提出了一种对倒排索引进行压缩的方法,在保证较高压缩率的前提下,对压缩后的数据提供了随机访问的能力.这种方法将压缩后的数据分为两部分,第一部分用来表示单词在子区间的出现次数,第二部分用来表示单词在子区间的具体出现位置,详细描... 详细信息

提出了一种对倒排索引进行压缩的方法,在保证较高压缩率的前提下,对压缩后的数据提供了随机访问的能力.这种方法将压缩后的数据分为两部分,第一部分用来表示单词在子区间的出现次数,第二部分用来表示单词在子区间的具体出现位置,详细描述了检索过程,通过第一部分的信息可以直接对第二部分的任意位置进行解压缩,体现了其随机访问能力,并分析了压缩比和检索效率,讨论了该压缩方法在RDBMS全文检索中的实现,以及如何用表格形式对其进行存储,针对多关键字的检索对算法进行了优化.该实现方法一方面充分利用了数据系统的优点,获得了良好的动态性能,另一方面节省了倒排索引对空间的需求,并提高了检索效率.

关键词：全文检索倒排索引索引压缩编码

基于倒排索引的IPFS分布式存储关键词搜索系统研究与实现

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基于倒排索引的IPFS分布式存储关键词搜索系统研究与实现

作者：李岳重庆邮电大学

学位级别：硕士

为了满足大数据背景下不断增长的数据应用需求,存储系统正在由传统的集中式架构向分布式架构演进。星际文件系统(IPFS)是一个新兴的分布式文件系统,它用相同的连接方式将所有异构的设备连接组成一个存储网络。信息搜索工具在庞大的互联... 详细信息

为了满足大数据背景下不断增长的数据应用需求,存储系统正在由传统的集中式架构向分布式架构演进。星际文件系统(IPFS)是一个新兴的分布式文件系统,它用相同的连接方式将所有异构的设备连接组成一个存储网络。信息搜索工具在庞大的互联网数据面前扮演着越来越重要的角色,现有IPFS关键词搜索方案大多基于分布式哈希表建立索引,分布式哈希表查询效率低,搜索响应时延较长且相关索引数据可能无法完整返回。基于此本文提出一种基于倒排索引的关键词索引方案,本文的主要工作如下:首先,针对分布式哈希表精确查找效率低且可能出现查询不彻底的问题,提出一种基于倒排索引的关键词索引方案。该方案中每个IPFS节点对自己本地的文件建立索引,主题词相同的文件索引使用同一Merkle DAG存储,并使用存储引擎维护单词与Merkel DAG的映射关系。相较于基于分布式哈希表的索引,倒排索引一次查询返回全部索引,可以实现更快更彻底的搜索。其次,证明了基于CRDT的G-Set的倒排索引具有强最终一致性,进而提出一种节点间倒排索引反熵算法。在该算法中节点基于发布订阅模式传递自身的索引状态,基于CRDT的G-Set维护倒排索引的一致性。通过该算法单个节点可以同步整个IPFS网络内的索引信息,执行搜索时节点查询自身维护的索引信息,解决了通过分布式哈希表查询造成较大网络负担的问题。随后提出两种索引存储模式:全节点与轻节点,全节点保存全部索引信息,可以独立搜索;轻节点仅保存索引条目的哈希,需要依靠全节点完成搜索。节点可基于自身存储空间、搜索频率以及对时延的要求灵活选择索引存储模式。最后,结合上述方案设计并实现了基于倒排索引的IPFS关键词搜索系统,并以搜索响应时间、索引同步时间和索引存储消耗三个指标测试了系统性能。实验数据表明,本系统在牺牲较小的存储空间的情况下缩短了搜索响应时间。本文所提出的IPFS关键词搜索方案具有查询响应快、搜索稳定性高、无单点故障、索引数据共享等特点。

关键词： IPFS 关键词搜索倒排索引 Merkle DAG CRDT

基于B′树的块内offset倒排索引压缩算法研究

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基于B′树的块内offset倒排索引压缩算法研究

作者：王秀霞北京交通大学

学位级别：硕士

倒排索引作为一种全文检索索引技术,被广泛应用于各种信息检索系统中。倒排索引中存储的大量文档信息占用巨大的存储空间。为节省磁盘空间并减少内存访问次数,研究倒排索引压缩算法具有重要意义。现有的倒排索引压缩算法的压缩对象有原... 详细信息

倒排索引作为一种全文检索索引技术,被广泛应用于各种信息检索系统中。倒排索引中存储的大量文档信息占用巨大的存储空间。为节省磁盘空间并减少内存访问次数,研究倒排索引压缩算法具有重要意义。现有的倒排索引压缩算法的压缩对象有原始DocID(文档标识符)序列和Dgap(文档标识符差值)序列两种。原始DocID序列数值大、跨度大,导致压缩率低;而压缩D-gap序列需要计算大量前缀,导致解压时间久。针对以上两种压缩对象的缺点,本文提出新的倒排索引压缩算法,主要工作如下:(1)针对压缩原始DocID序列和D-gap序列时存在的不足,提出X-OP倒排索引压缩算法。该算法使用动态规划将待压缩序列动态分块,将分块信息保存在元数据块中;计算块内元素与块首元素的差值得到块内offset序列,作为压缩对象;为充分利用块内offset序列单调递增特性,使用X倒排索引压缩算法对其单独压缩并存放于offset数据块中。本文以GR-OP、Simple-OP和PFOR-OP为例进行理论分析,证明X-OP算法虽然解压时间变长,但它在提高压缩率的同时,可以避免大量解压计算以实现快速随机查询。(2)为提高X-OP倒排索引压缩算法的解压时间和随机查询时间性能,提出X-OP-B′-SIMD倒排索引压缩算法。首先,为提高缓存命中率,定义新数据结构B′树,使用线性化17阶B′树序列存储块首元素,并将块首元素序列搜索改为Kary搜索;其次分别使用SIMD指令集将解压和随机查询过程并行化。本文以GROP-B′-SIMD、GR-OP-B′-SIMD和PFOR-OP-B′-SIMD算法为例进行理论分析,证明X-OP-B′-SIMD算法比X-OP算法的解压时间和随机查询时间少。(3)实现了X-OP和X-OP-B′-SIMD算法,并将Golomb-Rice、Simple-9、PFor-Delta、PEF、Opt-Vbyte和Slicing算法作为对比算法,在Clue Web09和Wikipedia XML两个数据集上进行实验。实验结果表明:X-OP压缩算法在压缩率和随机查询时间上均优于其他对比算法,但在解压时间上未超过对比算法。X-OP-B′-SIMD算法在与X-OP算法具有相同压缩率的基础上,可以提高随机查询时间和解压时间性能。与现有倒排索引压缩算法相比,X-OP-B′-SIMD算法的解压时间处于中等水平,但其压缩率和随机查询时间表现优秀。

关键词：倒排索引压缩分块 Offset B′树 SIMD