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基于椭圆曲线加密的多用户可搜索对称加密方案

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信息安全研究 2024年第7期10卷 624-633页

作者：陈珊潘文伦中电科网络安全科技股份有限公司北京100160 北京海泰方圆科技股份有限公司北京100094

可搜索加密(searchable encryption,SE)是数据安全检索环节的关键技术之一,它允许服务器在不解密的情况下直接搜索加密数据.为解决云存储环境下数据安全共享时面临的密文检索问题,对现有单用户场景下的动态可搜索对称加密(searchable sy... 详细信息

可搜索加密(searchable encryption,SE)是数据安全检索环节的关键技术之一,它允许服务器在不解密的情况下直接搜索加密数据.为解决云存储环境下数据安全共享时面临的密文检索问题,对现有单用户场景下的动态可搜索对称加密(searchable symmetric encryption,SSE)方案进行多用户拓展,提出一种高效、安全且客户端无存储的多用户动态可搜索对称加密方案.该方案创新性地采用椭圆曲线加密系统实现多用户间的密钥管理和访问密钥的分发,有效避免了传统多用户解决方案中的密钥共享问题和双线性对操作,且同时满足查询隐私、搜索不可伪造性和用户可撤销性.此外,经过多用户拓展后的可搜索对称加密方案依然保持了原单用户方案泄露信息少、文档搜索高效、文档删除高效且客户端无存储等优点.

关键词：数据共享隐私保护可搜索对称加密动态可搜索加密多用户椭圆曲线加密

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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

可搜索对称加密的低选择性查询恢复攻击方法研究

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可搜索对称加密的低选择性查询恢复攻击方法研究

作者：王淼华中科技大学

学位级别：硕士

随着云计算的迅速发展,用户对云服务器上加密数据的有效搜索越来越关注。可搜索对称加密技术(Searchable Symmetric Encryption,SSE)是一种密码学原语,它允许用户在不解密数据的情况下,直接在云服务器上根据关键字检索加密后的数据文件... 详细信息

随着云计算的迅速发展,用户对云服务器上加密数据的有效搜索越来越关注。可搜索对称加密技术(Searchable Symmetric Encryption,SSE)是一种密码学原语,它允许用户在不解密数据的情况下,直接在云服务器上根据关键字检索加密后的数据文件。然而,现有的SSE技术在检索过程中仍然暴露了一些信息,使得攻击者可以利用用户搜索历史中的信息来发起查询恢复攻击,推断查询对应的关键字。在过去研究者所提出的查询恢复攻击中,通常都有两个很强的限制:它们只能针对那些匹配了大量文档的查询起作用,这样就忽略了实际中更常用的只包含少量精确结果的查询;同时,攻击都需要获得大量的用户背景知识,例如用户文档的明文信息。针对以上两个问题,提出了两种基于文档容量泄露的新型查询恢复攻击。第一种攻击作为基础攻击,利用文档大小将关键字和查询进行匹配,并进一步利用本文所提出的筛选规则来找到查询的底层关键字,这使得攻击可以恢复匹配文档数量较少的查询,即低选择性查询,同时所需的用户文档先验知识比现有攻击更少;第二种攻击在基础攻击上做了一些改进,它需要一些额外但容易获取的攻击条件,可以在掌握相同数量级的用户文档先验知识的情况下恢复更多查询。通过在真实数据集上进行的大量实验,验证了两种新型攻击的效果。实验结果表明,在相同条件下,新的攻击比之前最好被动攻击的查询恢复率要高得多,并且可以有效地恢复匹配文档数量较少的查询查询。在一个大规模的真实数据集实验中,新型攻击可以实现比子图攻击(目前最有效的同类型攻击)高出25倍左右的查询恢复率。

关键词：可搜索对称加密查询恢复攻击低选择性查询

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健壮的低存储开销可搜索对称加密研究

健壮的低存储开销可搜索对称加密研究

作者：但镇武华中科技大学

学位级别：硕士

动态可搜索对称加密能够使隐私数据安全地存储在外包服务器上,通过对称加密支持关键字安全搜索并允许用户动态地添加删除文件。目前有客户端存储和健壮性两个衡量方案性能的重要指标。低客户端存储让用户在资源受限的设备上能进行大规... 详细信息

动态可搜索对称加密能够使隐私数据安全地存储在外包服务器上,通过对称加密支持关键字安全搜索并允许用户动态地添加删除文件。目前有客户端存储和健壮性两个衡量方案性能的重要指标。低客户端存储让用户在资源受限的设备上能进行大规模更新与搜索操作,健壮性针对重复添加或删除不存在的关键字-文件对等误操作情形仍能保证安全性和正确搜索结果。然而,低客户端存储和健壮性目前仍无法兼容。为了适应更加丰富的应用场景,构造一个安全、高效、低客户端存储和健壮的方案迫在眉睫。为了解决上述问题,针对低客户端存储与健壮性的融合展开研究。针对低存储开销方案效率低的问题,基于比传统不经意数据结构更加高效的映射方式将客户端状态外包存储到服务器上,实现低客户端存储,提高更新和搜索效率。针对目前融合低客户端存储与健壮性的矛盾,创造性地构造出能快速检测出误操作的警报检查机制。通过该机制,客户端安全检索存储在服务器上的本地状态,高效精准地识别出误操作的所有情形,对其操作进行混淆,保证方案的健壮性。针对传统关键字线性搜索复杂度高的缺陷,构造关键字-满二叉树搜索模型。结合满二叉树构造出基于树状结构的关键字搜索协议,实现拟最优关键字搜索复杂度,同时限制误操作产生的冗余数据不影响实际搜索性能。融合上述具体方法,构造出低客户端存储与健壮性相融合的DSSE方案MASE,并证明其满足对应的安全性。在方案MASE性能测试阶段,与Orion、Mitra*、QOS和Horus*等利用不经意密码原语实现低客户端存储的方案进行比较,进行了健壮性测试与更新-搜索对照实验。在随机误操作模拟实验中,只有方案MASE满足健壮性,返回了正确的搜索结果。相比其他方案,方案MASE在搜索阶段最高快14280倍,在更新阶段最高快12倍。此外,在大规模删除情形下,方案MASE的搜索优势更加明显。

关键词：可搜索对称加密健壮性常数级客户端存储不经意数据结构

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支持联合查询的高效可搜索对称加密方案

华南师范大学学报（自然科学版） 2020年第3期52卷 120-128页

作者：古宜平马昌社华南师范大学计算机学院广州510631

采用基于Diffie-Hellman类型操作的安全两方计算实现的OXT方案是目前支持联合查询的最优可搜索对称加密方案,但Diffie-Hellman类型操作计算开销大,将成为该方案的计算性能瓶颈.为了提高计算性能,提出一个支持联合查询的高效可搜索对称... 详细信息

采用基于Diffie-Hellman类型操作的安全两方计算实现的OXT方案是目前支持联合查询的最优可搜索对称加密方案,但Diffie-Hellman类型操作计算开销大,将成为该方案的计算性能瓶颈.为了提高计算性能,提出一个支持联合查询的高效可搜索对称加密方案(EXT方案).该方案采用客户端单独计算关键字与文档之间的关系,并交给服务器检验该关系的方法来实现联合查询,从而避免了Diffie-Hellman类型操作.并从正确性、安全性以及性能方面对EXT方案进行分析.分析结果表明:与OXT方案相比较,EXT方案将系统初始化的计算量、查询时客户端的计算量、查询时服务器的计算量、存储开销分别降低了95.05%、97.67%、98.48%、55.05%.

关键词：可搜索对称加密联合查询伪随机函数

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可搜索对称加密技术在气象数据安全领域的研究与进展

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气象科技进展 2018年第1期8卷 85-91页

作者：郭聪何恒宏田征钟磊国家气象信息中心北京100081

与传统存储模式相比,云存储技术运维成本低廉,服务模式更为弹性可靠,已成为目前应用最广泛的信息技术之一。随着数据采集方式的多样化,数据总量呈指数级增长,数据的隐私泄露问题成为云存储技术发展的重要制约。把数据加密处理后再存储... 详细信息

与传统存储模式相比,云存储技术运维成本低廉,服务模式更为弹性可靠,已成为目前应用最广泛的信息技术之一。随着数据采集方式的多样化,数据总量呈指数级增长,数据的隐私泄露问题成为云存储技术发展的重要制约。把数据加密处理后再存储在云服务方,可以有效解决隐私泄露问题,但却给数据的检索和查询带来额外的通信、存储和计算成本。现有的解决方案无法解决用户对多源气象数据的加密搜索需求,因此不能直接应用于气象数据云存储应用中。为了解决该问题,提出了一种新型且安全高效的可搜索对称加密方案。该方案不仅可以满足用户对多数据源数据的加密和检索需求,而且可以保证敌手无法获取用户文档和搜索结果在各数据源中的分布信息,因而可以有效保证用户数据的隐私安全。

关键词：云存储可搜索对称加密隐私安全

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基于向量内积的可搜索对称加密方案的研究

基于向量内积的可搜索对称加密方案的研究

作者：李淑娟北京邮电大学

学位级别：硕士

随着云端存储技术的不断发展,越来越多的用户选择将数据存储在云端服务器上,例如邮件服务器或者文件服务器上。并且用户将加密之后的数据存储在云端服务器上,以此来增强文件的安全性以及保护用户数据的隐私性。但是通常情况下,安全性得... 详细信息

随着云端存储技术的不断发展,越来越多的用户选择将数据存储在云端服务器上,例如邮件服务器或者文件服务器上。并且用户将加密之后的数据存储在云端服务器上,以此来增强文件的安全性以及保护用户数据的隐私性。但是通常情况下,安全性得到了增强会影响某些功能的实现,比如说,如果用户希望检索包含某些特定关键词的文档的话,在数据不解密的情况下,也就是在保证用户数据隐私的情况下,如何实现让数据服务器执行搜索并且返回包含特定关键词的密文的功能就成了需要解决的问题。可搜索加密允许数据拥有者将加密之后的数据存储到云端,并且数据拥有者将密钥传送给授权用户,授权用户根据收到的密钥生成关键词限门提交到云端。云端服务器进行匹配搜索,如果成功,则将对应的加密文档发送给授权用户,授权用户收到加密文档之后,进行解密得到明文。在整个过程中,既保证了文件的隐私性,同时也保证了关键词的隐私性。恶意用户或者攻击者无法从已有的信息中获取明文或者关键词的任何信息。在这篇文章中,我们首次引入了基于向量内积运算的可搜索对称加密的方案,并且实现了具体的算法。在我们的构造中,共有三个角色:数据拥有者,用户以及云端服务器。首先数据拥有者通过向量运算对文件进行加密,将加密之后的文件以及关键词密文传到云端服务器。并且数据拥有者将生成的密钥发送给授权用户;授权用户根据收到的密钥,进行向量内积的运算产生关键词限门传到云端服务器;云端服务器进行匹配,将对应的文件发送给用户。三个角色通过向量内积彼此之间进行通信,最终实现在不泄露用户存储的信息的情况下进行密文的搜索。并且对整个方案进行了安全性的分析以及性能的测试。

关键词：可搜索加密可搜索对称加密向量内积云端服务器安全性

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前向安全的可搜索对称加密体制研究

前向安全的可搜索对称加密体制研究

作者：姚志刚南京理工大学

学位级别：硕士

可搜索对称加密是一种密码原语,它能够实现在无需解密的情况下对加密数据进行搜索。Stefanov等人在2014年的NDSS会议上提出了可搜索对称加密中的一个新的安全定义——前向安全,并给出了一个基于ORAM技术的前向安全的可搜索对称加密方案... 详细信息

可搜索对称加密是一种密码原语,它能够实现在无需解密的情况下对加密数据进行搜索。Stefanov等人在2014年的NDSS会议上提出了可搜索对称加密中的一个新的安全定义——前向安全,并给出了一个基于ORAM技术的前向安全的可搜索对称加密方案。近年来,一些对可搜索对称加密的攻击研究强调了前向安全的必要性。本文从效率以及功能性角度,对现有前向安全的可搜索对称加密方案进行研究,并提出了两个改进的前向安全可搜索对称加密方案。首先,本文在Diana方案的基础上,提出一种支持批量更新的前向安全可搜索对称加密方案。当更新一批包含相同关键词的文件时,这批文件共享一个搜索令牌,而不是每个文件对应一个唯一的搜索令牌。因此,在上述的更新场景下,本方案中的更新搜索令牌的开销是一个固定值。本文提出的方案在保持Diana方案的本地存储优势的同时,取得了较优的批量更新性能。本文对提出的方案进行了安全性分析以及仿真实验。其次,本文针对现有多用户的前向安全的可搜索对称加密方案需要一个第三方可信服务器参与搜索操作的问题,提出了一种改进的多用户的前向安全可搜索对称加密方案。类似于现有的方案,本方案涉及两个服务器:存储数据的服务器和第三方可信服务器,但本方案中的第三方可信服务器仅用于生成系统初始化参数以及生成被授权用户的私钥。数据拥有者更新文件以及被授权用户搜索文件都只需和存储数据的服务器交互。本文对提出的方案进行了安全性分析以及仿真实验。

关键词：可搜索对称加密前向安全动态更新多用户

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一种灵活精度可控的可搜索对称加密方案

一种灵活精度可控的可搜索对称加密方案

作者：陶汝裕华南农业大学

学位级别：硕士

近年来,随着云计算技术和云存储服务的快速发展,越来越多的用户选择将数据外包给公开的云服务器。然而,公开的云服务器作为第三方服务提供商是不可完全信赖的。为了保证用户数据和隐私,用户选择加密明文数据然后外包到公开云服务器存储... 详细信息

近年来,随着云计算技术和云存储服务的快速发展,越来越多的用户选择将数据外包给公开的云服务器。然而,公开的云服务器作为第三方服务提供商是不可完全信赖的。为了保证用户数据和隐私,用户选择加密明文数据然后外包到公开云服务器存储。虽然外包密文数据极大地便利了用户,但是在密文数据下明文数据检索技术就不会起作用。因此可搜索加密技术便应运而生。在传统基于关键词集的可搜索对称加密技术SSE(Searchable Symmetric Encryption)中,关键词集合通常由关键词提取算法生成,这样会使关键词的内容和数量严格地受到关键词提取算法的限制。在这种可搜索加密方案中,关键词提取算法是高效的,用户只能搜索到系统初始化生成的关键词集中的关键词,而无法搜索到任何其他相关内容。关键词提取算法是低效的,用户几乎无法搜索到想要的文件。此外用户可能会接收到大量低精度结果,这些结果与用户想要的结果有一定差距从而影响用户体验。这些问题都极大地限制了加密搜索技术的应用。本文通过研究上述的这些问题,提出了一种能够支持灵活的精度可以控制的可搜索对称加密方案FASSE(Flexible Accuracy-controllable Searchable Symmetric Encryption),通过在系统运行过程中灵活地搜索关键词,减少了对关键词集的过度依赖,有效提高了加密搜索技术灵活性。FASSE在灵活高效的搜索的同时也保证了用户的隐私和数据都不会泄露。FASSE提供了三种基本搜索方式,分别是一次命中搜索、增强搜索和过滤搜索。这三种搜索方式对应着用户一次在字典中找到搜索关键词记录、没有在字典中找到搜索关键词记录而一次在文档摘要中找到搜索关键词记录、多次在字典和文档摘要中查找到搜索关键词记录的三种搜索情况。同时,本文除了一次命中搜索、增强搜索和过滤搜索还结合这三种搜索方式设计了一种基于通配符技术的模糊增强搜索,并且通过设置部分参数从而达到灵活可控精度的搜索效果从而进一步增强系统的实用性。本文中的FASSE方案可以抵抗IND-CKA,并在文中给出了相应的安全性证明。FASSE方案的具体实现语言是Java编程开发语言实现并且通过对一次命中搜索、增强搜索、过滤搜索、模糊增强搜索的实验得出FASSE在实验论文数据集中平均搜索完每一篇论文的时间为100ms。

关键词：可搜索对称加密 BWT数据转换后缀数组 FM索引 LF映射 SubLF映射