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可排序的多关键词合取和析取密文查询系统

可排序的多关键词合取和析取密文查询系统

作者：刘伟华中科技大学

学位级别：硕士

由于云环境是半可信的(忠实的执行用户的操作但是对用户的数据好奇),数据拥有者在使用云存储服务时,需要将私有数据加密后以密文的形式存储到云端。但是加密会破坏数据原有的特性,因此,研究在云环境密文下对多个关键词进行合取、析取查... 详细信息

由于云环境是半可信的(忠实的执行用户的操作但是对用户的数据好奇),数据拥有者在使用云存储服务时,需要将私有数据加密后以密文的形式存储到云端。但是加密会破坏数据原有的特性,因此,研究在云环境密文下对多个关键词进行合取、析取查询并根据查询结果的相似度进行排序的高效且安全的查询方法,具有重要意义。针对非对称的向量积保持加密(Asymmetric Scalar-product Preserving Encryption,ASPE)方案在完成文档索引的加密和查询陷门的生成时,存在不满足安全索引的非关联性的问题,根据单侧可逆矩阵具有多个不同的单侧逆矩阵的特性,改进了ASPE方案,使得安全索引具有非关联性,从而保障了因素数据的安全。针对现有的云环境密文下可排序的多关键词合取、析取查询方案的查询时间会随着文档数量的增加而线性增长的问题,我们构造了基于完全二叉树结构可动态更新的安全索引树,并且可以根据文档的增加或者删除动态的更新安全索引树中的节点。在查询时,根据对中间节点的合取、析取查询剪枝和结果排序剪枝来减少查询时的时间,使得查询功能的时间复杂度为文档数量的对数阶,从而更好地满足文档数量较多的场景。基于改进的ASPE方案和安全索引树我们设计了一个云环境密文下可排序的多关键词合取和析取查询系统。我们对该查询系统进行了正确性和安全性分析,最后实验验证了查询的正确和高效。根据实验结果可知,该查询系统适用于云环境密文下可排序的多关键词合取、析取查询的应用场景,且与现有的方案相比,该系统的查询性能更高。与改进前的ASPE方案相比,改进的ASPE方案性能也不受太大的影响。

关键词：云密文查询安全索引树排序合取析取单侧可逆矩阵

基于密文查询与透明存取的数据库系统安全研究

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信息记录材料 2021年第4期22卷 51-52页

作者：徐霄中博信息技术研究院有限公司江苏南京210012

在计算机系统中,数据库扮演着重要角色,一旦数据库内部信息泄露,就会造成重大损失。本文针对密文数据库现有的检索技术进行研究,引入SGX可信计算技术,资料库加密包括前置代理、应用加密及后置代理。前一个代理的技术思想是在数据库前添... 详细信息

在计算机系统中,数据库扮演着重要角色,一旦数据库内部信息泄露,就会造成重大损失。本文针对密文数据库现有的检索技术进行研究,引入SGX可信计算技术,资料库加密包括前置代理、应用加密及后置代理。前一个代理的技术思想是在数据库前添加一个安全代理服务,用户对数据库的访问都要经过这个安全代理服务,在这个服务中实现数据加解密、访问控制等安全策略;然后,安全代理服务通过数据库的访问接口,实现数据的最终存储。本文提出的系统不仅能够确保安全性,同时可以有效提高检索效率。

关键词：密文查询透明存取数据库系统系统安全

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基于全同态加密的高效密文数据库系统方案

信息安全研究 2024年第9期10卷 811-817页

作者：李晓东赵炽野周苏雅李慧金鑫北京电子科技学院网络空间安全系北京100070

近年来,随着隐私保护关注度的增加,基于全同态加密(FHE)的加密数据库管理系统(DBMS)受到更多研究关注.FHE允许DBMS外包给云服务器而不泄露明文数据,有效防止内部恶意泄露和外部非法窃取.然而,FHE的DBMS在实际部署中面临高计算延迟和低... 详细信息

近年来,随着隐私保护关注度的增加,基于全同态加密(FHE)的加密数据库管理系统(DBMS)受到更多研究关注.FHE允许DBMS外包给云服务器而不泄露明文数据,有效防止内部恶意泄露和外部非法窃取.然而,FHE的DBMS在实际部署中面临高计算延迟和低查询处理能力的挑战.为此,提出一种基于混淆模分量全同态加密算法(CMP-FHE)的高效密文数据库系统,通过符号函数与取模运算设计密文索引,降低计算开销,提高查询效率.同时,基于N元N式齐次方程组实现快速密文索引,大幅减少运算次数.该方案在10 000行密文数据中进行关键字查询仅需54 s,验证了全同态密文数据库的实用性.

关键词：同态加密密文数据库隐私保护密文查询密文计算

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一种面向密文基因数据的子序列外包查询方法

计算机科学 2018年第6期45卷 51-56页

作者：王占兵宋伟彭智勇杨先娣崔一辉申远武汉大学计算机学院武汉430070

精准医疗是一种强烈依赖病人基因组分析结果的医疗模式,而子串检索是执行基因组分析的重要方法。近年来,基因数据的数据量急剧增长,其存储代价和处理复杂度已远超医疗方可承受的范围。于是,利用云服务提供商廉价的存储设备和强大的计算... 详细信息

精准医疗是一种强烈依赖病人基因组分析结果的医疗模式,而子串检索是执行基因组分析的重要方法。近年来,基因数据的数据量急剧增长,其存储代价和处理复杂度已远超医疗方可承受的范围。于是,利用云服务提供商廉价的存储设备和强大的计算能力,将基因数据托管至云服务提供商成为切实可行的解决方案。考虑到云服务提供商并不完全可信,在数据上传至云端之前执行数据加密是保证数据安全性和隐私性的有效方法。然而,如何基于加密数据执行序列检索成为亟待解决的问题。针对这一问题,对基因数据处理和密文检索领域进行调研,提出采用q-gram技术对序列数据的定长窗口创建前缀签名的方案,并在执行查询时在每个窗口中完成前缀查询的解决方案。在子序列查询过程中,云端并不能获取用户数据明文。最后通过实验验证了所提方案具有较好的性能和存储开销,例如当窗口大小为100且q取6时,对100000长序列串执行构建索引耗时15.06s。与GPSE相比,所提方法的性能更优。

关键词：精准医疗子序列检索密文查询全文检索

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基于错检期望值的密文索引技术

小型微型计算机系统 2010年第1期31卷 113-118页

作者：赵丹枫高峰金顺福刘国华燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 复旦大学信息科学与工程学院上海200433

如何提高密文数据库的查询效率是数据库加密技术面临的一个主要问题.密文索引技术是提高数据库中密文查询效率的手段之一,但现有的密文索引方法存在查询命中率低和信息泄露衡量问题.本文首先根据查询概率的实际分布情况,提出整体错检期... 详细信息

如何提高密文数据库的查询效率是数据库加密技术面临的一个主要问题.密文索引技术是提高数据库中密文查询效率的手段之一,但现有的密文索引方法存在查询命中率低和信息泄露衡量问题.本文首先根据查询概率的实际分布情况,提出整体错检期望值的概念,以此为基础提出一种适用于非等概率查询的复合桶划分密文索引技术,并给出了相应的密文查询策略.然后,针对密文索引的信息泄露问题给出衡量和消减方法.最后,通过实验对算法进行了分析和验证.

关键词：密文索引桶划分错检期望值密文查询 k-匿名

基于布隆过滤器和B+树构建倒排索引的电子病历密文搜索

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计算机应用与软件 2021年第4期38卷 276-280,333页

作者：王莱周腾达王正飞洪佳明广州中医药大学医学信息工程学院广东广州510006

电子病历包含病人的隐私信息,如何在保密情况下进行电子病历内容搜索是医院电子病历数据有效利用的难点。针对电子病历密文搜索,提出一种基于布隆过滤器(BF)和B+树的快速搜索方法。该技术对电子病历建立BF,按照倒排索引方式组织起来并建... 详细信息

电子病历包含病人的隐私信息,如何在保密情况下进行电子病历内容搜索是医院电子病历数据有效利用的难点。针对电子病历密文搜索,提出一种基于布隆过滤器(BF)和B+树的快速搜索方法。该技术对电子病历建立BF,按照倒排索引方式组织起来并建立B+树,能够支持在不泄露用户搜索关键词的前提下,对电子病历密文直接进行查询,安全级别达到IND-CKA级别。实验结果表明:由于使用BF与B+树结构,空间过滤特性高,无须解密即可达99%的过滤效率,查询效率高,且支持布尔查询,有效促进加密电子病历数据的应用。

关键词：电子病历布隆过滤器 B+树倒排索引密文查询

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密文数据库保序编码方法的研究与改进

计算机应用研究 2017年第8期34卷 2453-2458页

作者：曾橙焜杨庚汪海伟南京邮电大学计算机学院南京210003

不可信云计算环境下的数据隐私保护问题逐渐成为研究重点,而保护隐私的主要方法之一就是对数据库中的记录加密,但对密文进行排序、范围查询等操作较为困难。保序加密能使密文的大小顺序与明文保持一致,支持上述对密文的操作,2013年提出... 详细信息

不可信云计算环境下的数据隐私保护问题逐渐成为研究重点,而保护隐私的主要方法之一就是对数据库中的记录加密,但对密文进行排序、范围查询等操作较为困难。保序加密能使密文的大小顺序与明文保持一致,支持上述对密文的操作,2013年提出的m OPE可变保序编码是一种基于二叉搜索树编码的保序加密方法,支持任意的数据类型,且除了明文顺序外不泄露其他任何信息。由于保序编码可能随着插入或删除记录而变更,服务器额外开销较大。对此作出改进并提出cm OPE(custom and mutable order-preserving encoding)方法,基于构造完全二叉搜索树来调整保序编码,降低了编码变更带来的额外开销。实验结果显示,修改了编码调整策略的cm OPE方法有效地降低了服务器的计算开销,提高了对密文增删改的效率。

关键词：密文数据库保序加密密文查询 mOPE

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云平台下基于隐私保护的桶划分方案

计算机学报 2016年第2期39卷 429-440页

作者：张浩黄涛刘三女牙王丽娜国家数字化学习工程技术研究中心(华中师范大学) 武汉430072 武汉大学计算机学院武汉430072

DAAS(Database as a Service)模式以其管理便捷的特性受到大量组织机构的青睐,同时托管数据的安全也成了迫切需要解决的难题.数据加密对于外包数据的安全起着重要作用,这会降低数据查询效率,因此高效安全的密文查询成为解决数据机密性... 详细信息

DAAS(Database as a Service)模式以其管理便捷的特性受到大量组织机构的青睐,同时托管数据的安全也成了迫切需要解决的难题.数据加密对于外包数据的安全起着重要作用,这会降低数据查询效率,因此高效安全的密文查询成为解决数据机密性的突破口,然而,云计算环境下国内外针对DAAS模式密文查询的研究缺少攻击模式下对隐私的深度分析.针对该问题,该文提出了一种DAAS模式下基于隐私保护的桶划分算法.首先根据查询效率指标提出了一种基于遗传算法的桶划分方案;在此基础之上,针对查询的过程中隐私泄漏情况提出了信息泄露的隐私指标体系,并将该指标体系与查询效率进行结合,最后基于遗传算法的桶划分算法对隐私与效率的模型进行最优化,从而获得最优的桶划分方案来确保查询过程中的隐私与查询效率最优的平衡.该算法可以在提高范围查询精确度和系统效率的基础上,降低密文查询中隐私泄露的信息,从而提高云平台中隐私数据的可用性和隐私性.最后,为了验证文中所提方案的可行性,将文中的算法与目前采用的几种桶划分方案进行对比,发现文中的方案在查询精准度上以及在隐私的保护上均优于其他方案.

关键词：密文查询桶划分遗传算法隐私指标云计算

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可信Web电子邮件服务系统

计算机研究与发展 2011年第S3期48卷 414-420页

作者：程芳权宋伟任毅江小华黄小婷陈立彭智勇武汉大学计算机学院武汉430072

随着Web电子邮件服务对于人们重要信息交流越来越不可或缺,用户邮件数据的安全问题也备受关注.当前Web电子邮件服务系统中,脱离用户物理控制的邮件数据面临系统外部网络攻击者和系统内部不可信管理员两大威胁.展现了基于用户前端数据加... 详细信息

随着Web电子邮件服务对于人们重要信息交流越来越不可或缺,用户邮件数据的安全问题也备受关注.当前Web电子邮件服务系统中,脱离用户物理控制的邮件数据面临系统外部网络攻击者和系统内部不可信管理员两大威胁.展现了基于用户前端数据加解密的可信Web电子邮件服务系统,该系统确保了邮件数据在传输和存储过程的完全密文状态.并通过密钥管理、密文查询和隐私保护等技术的有机结合,保证邮件数据共享的彻底安全、查询的准确高效以及使用的隐私控制.最终实现了隐私邮件数据被拥有者用户安全控制和被邮件服务商可信管理.

关键词：可信邮件前端加解密密文查询密钥管理隐私保护