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支持通配符和模糊搜索的加密方案

山东大学学报:理学版 2023年第9期58卷 28-38页

作者：赵博秦静刘晋璐山东大学数学学院山东济南250100 华控清交信息科技有限公司安全与芯片部门北京100093 中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室北京100093

基于n-gram技术,提出了一个能够同时支持通配符和模糊搜索的加密方案。另外,利用布隆过滤器优化方案,减少了索引存储开销和搜索时间。安全性分析表明本文提出的方案是非适应性语义安全的,性能分析表明优化后的方案与已有方案相比在存储... 详细信息

基于n-gram技术,提出了一个能够同时支持通配符和模糊搜索的加密方案。另外,利用布隆过滤器优化方案,减少了索引存储开销和搜索时间。安全性分析表明本文提出的方案是非适应性语义安全的,性能分析表明优化后的方案与已有方案相比在存储、通信及陷门生成方面都有更小的开销。

关键词：通配符搜索模糊搜索关键词特征向量空间模型布隆过滤器

加密云数据下基于Bed-tree的高效的模糊可搜索加密方案研究

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加密云数据下基于Bed-tree的高效的模糊可搜索加密方案研究

作者：严华英江西财经大学

学位级别：硕士

可搜索加密是一种支持用户在密文上进行关键字查找的密码学原语,它能够有效解决无法直接在基于传统加密方案加密的数据中进行查询的问题。在云端的密文数据集中,当用户由于自身缘故导致输入查询关键字有偏差时,仅支持精确查询的可搜索... 详细信息

可搜索加密是一种支持用户在密文上进行关键字查找的密码学原语,它能够有效解决无法直接在基于传统加密方案加密的数据中进行查询的问题。在云端的密文数据集中,当用户由于自身缘故导致输入查询关键字有偏差时,仅支持精确查询的可搜索加密会导致搜索结果和用户预期相差较远,甚至没有搜索结果。而支持模糊关键字查询后,云服务器将根据查询关键字搜索与其尽可能相似的文件,从而有效避免上述问题。搜索精度和搜索效率是衡量可搜索加密方案有效性和实用性的两个重要指标,已有方案中较少方案能支持高精度的高效搜索,本文将对此展开研究。基于云服务器“诚实但不可信”的前提,并充分考虑索引的构造方式和搜索算法对搜索效率的影响,提出一种基于改进Bed-tree结构的支持模糊查询的高效可搜索加密方案,主要工作如下:(1)设计了基于Hybrid-gram的Simhash关键词指纹生成算法,该算法能提取更多关键词特征,尽可能的保留关键字之间的相似性,使得关键字转换后的指纹之间的汉明距离更小,从而实现更精确的模糊搜索。与使用通配符或gram构造模糊集合的可搜索加密方案相比,本算法无需为每个关键字构造模糊集,极大减少云服务器的存储开销和计算开销,适用于云存储的海量数据场景。(2)对Bed-tree结构进行改进并引入结合轮廓系数的K-means++聚类算法构造一种支持高效搜索的索引结构(Improved Bed-tree with K-means++,KMT),同时解决了K-means++聚类算法中的K值和异常值问题从而使聚类算法更契合KMT。本聚类算法能使KMT中相似的关键词Simhash指纹聚类到同一簇中,在搜索时可以根据查询向量与簇中心点的欧式距离快速缩小与查询向量相似的指纹集范围,从而提高搜索效率。(3)设计了高效的支持模糊查询的可搜索加密算法并证明安全性。算法中,基于深度优先的模糊关键字匹配策略,采用边搜索边淘汰子指纹节点的方式,使得不需要遍历整棵索引树即可实现高精度的模糊搜索,极大减少搜索时间。为使搜索结果更符合用户要求,算法基于相关度分数和汉明距离两因子,对搜索结果进行更细粒度的处理,提高用户搜索体验。实验结果表明,和其他方案相比,本方案在保证数据隐私的前提下实现加密云数据下的模糊关键字搜索,在提高搜索效率的同时能极大节约时间和空间成本,保证了方案的有效性和实用性。

关键词：云存储可搜索加密模糊搜索 Simhash关键字指纹 Hybrid-gram

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云存储中基于拼音相似度的密文模糊搜索方案

计算机工程 2019年第1期45卷 103-108页

作者：黄保华吕琦莫家威广西大学计算机与电子信息学院南宁530004

中文关键词模糊密文搜索方案依赖预定义的关键词模糊集,存在搜索复杂度高和存储空间大等不足。为此,提出一种应用于云存储的基于拼音相似度的多关键词密文模糊搜索方案。运用拼音相似度和欧氏距离衡量汉字的相似度,以布隆过滤器为基础,... 详细信息

中文关键词模糊密文搜索方案依赖预定义的关键词模糊集,存在搜索复杂度高和存储空间大等不足。为此,提出一种应用于云存储的基于拼音相似度的多关键词密文模糊搜索方案。运用拼音相似度和欧氏距离衡量汉字的相似度,以布隆过滤器为基础,利用p-稳定分布的局部哈希函数构造索引,实现多个中文关键词的密文模糊搜索。实验结果表明,与基于关键词的加密云数据模糊搜索方案相比,该方案搜索效率较高,存储代价较小,且能够保证信息安全。

关键词：云存储拼音相似度布隆过滤器局部敏感哈希模糊搜索加密查询

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模糊可搜索加密算法研究

模糊可搜索加密算法研究

作者：刘可馨重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着云计算的普及,越来越多的用户将敏感信息存储到云服务器中,为保证云平台数据的机密性和可检索性,研究人员提出了关键字搜索的对称加密算法。现有的可搜索加密方案大多为支持单关键词/多关键词的精确搜索方案,而在实际应用中,容易出... 详细信息

随着云计算的普及,越来越多的用户将敏感信息存储到云服务器中,为保证云平台数据的机密性和可检索性,研究人员提出了关键字搜索的对称加密算法。现有的可搜索加密方案大多为支持单关键词/多关键词的精确搜索方案,而在实际应用中,容易出现拼写错误等问题,导致精确搜索效率和可用性降低。为进一步提高可搜索加密方案的容错性,本文从对称加密和公钥加密两个方向研究了模糊可搜索加密技术,具体工作如下:首先,针对现有对称可搜索加密方案难以支持容错和短语搜索问题,本文提出了一种具有前向隐私和后向隐私的容错动态短语对称可搜索加密方案。采用分段线性混沌映射Piecewise Linear Chaotic Map和Min Hash函数对信息进行模糊处理,增加方案的容错性。并且构造一种将布隆过滤器的变体、倒排索引和矩阵这三者相结合的索引,实现高效搜索和动态更新。安全性分析表明该方案可以有效地保护搜索用户的隐私。仿真实验表明该方案是可行的。其次,针对现有的非对称可搜索加密方案缺乏访问控制和排序搜索的缺陷,提出了一种基于属性的模糊多关键词排序公钥可搜索加密方案。在判断用户的所有属性是否均符合访问策略时,采用属性加密实现细粒度访问控制。通过利用0-编码和1-编码方法实现数值属性大小比较,以判断数值属性是否满足访问策略。基于关键词字母和字母位置关系构造关键词矩阵并对其模糊化处理,进一步利用余弦相似度算法判断模糊关键词和精确关键词向量化后的矩阵是否相似,从而实现模糊搜索。基于选择明文攻击和选择性选择关键词攻击两种模型证明了方案的安全性,性能评估分析了方案的可行性。

关键词：多关键词搜索模糊搜索短语搜索细粒度访问前后向隐私

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灵活访问且模糊可搜索的EHR云服务系统

计算机科学 2018年第10期45卷 172-177页

作者：闫铭张应辉郑东吕柳迪苏昊楠西安邮电大学无线网络安全技术国家工程实验室西安710121 卫士通摩石实验室北京100070 密码科学技术国家重点实验室北京100878

在电子健康记录系统(E-Healthcare Record Systems,EHRS)中,一些方案利用密钥策略ABE(KP-ABE)来保护隐私。由用户指定一个访问策略,密文只有与访问策略相匹配时才能被解密。现有的KP-ABE要求在生成密钥期间必须先确定访问策略,这在EHRS... 详细信息

在电子健康记录系统(E-Healthcare Record Systems,EHRS)中,一些方案利用密钥策略ABE(KP-ABE)来保护隐私。由用户指定一个访问策略,密文只有与访问策略相匹配时才能被解密。现有的KP-ABE要求在生成密钥期间必须先确定访问策略,这在EHRS中是不可行的,因为有时访问策略在密钥生成后才被决定。基于KP-ABE,提出一种灵活访问且模糊可搜索的EHR云服务系统。该系统不仅实现了基于关键字容错的云端密文搜索,而且允许用户重新定义访问策略并为之生成密钥,因此一个精确的访问策略将不再是必需的。最后,证明了该方案的安全性。

关键词：电子健康记录属性加密访问控制模糊搜索关键字容错

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无线移动环境中实时高效的模糊搜索算法

广东通信技术 2023年第5期43卷 53-57页

作者：王凡陆林张卫丰炫彩互动网络科技有限公司南京邮电大学计算机学院

随着移动设备的增加,在无线移动终端中进行模糊搜索具有广泛的应用前景。无线移动场景中设备具有移动性,涵盖的服务数量庞大,这为服务模糊搜索带来主要两方面的挑战,(1)如何为移动节点之间请求转化规划合理的路径,减少冗余通信次数(2)... 详细信息

随着移动设备的增加,在无线移动终端中进行模糊搜索具有广泛的应用前景。无线移动场景中设备具有移动性,涵盖的服务数量庞大,这为服务模糊搜索带来主要两方面的挑战,(1)如何为移动节点之间请求转化规划合理的路径,减少冗余通信次数(2)保证服务搜索查准率和查全率的基础上,实现高效快速的搜索。因此对Web服务搜索进行深入调研。在此基础上针对分布式移动通信场景,设计并实现合适的节点通信算法以避免冗余通信带来的高额通信代价。为实现快速搜索,应用语义覆盖网络减少服务匹配计算量。最后通过无线移动通信仿真平台进行实验,验证基于语义覆盖网络的模糊搜索算法具有可靠性和高效性,可以在不降低搜索准确率和查全率的基础上实现快速搜索。

关键词：模糊搜索 Web服务移动通信

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支持动态配置和模糊搜索的调控对象树

微型电脑应用 2024年第5期40卷 56-59页

作者：梁阳韩伟庞郑宁刘超施建华王晓阳南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏南京211106 南京南瑞信息通信科技有限公司江苏南京211106 国网河南省电力公司电力科学研究院河南郑州450052 中国电力科学研究院有限公司北京100085

调控云模型数据平台逐渐成为电力调度管理系统电网模型数据的唯一来源,因此急需一个公共、实用、灵活的组件为各应用提供基础模型数据支撑。设计一个支持动态配置和模糊搜索的调控对象树提出基于调控云的对象树模型。基于对象树模型提... 详细信息

调控云模型数据平台逐渐成为电力调度管理系统电网模型数据的唯一来源,因此急需一个公共、实用、灵活的组件为各应用提供基础模型数据支撑。设计一个支持动态配置和模糊搜索的调控对象树提出基于调控云的对象树模型。基于对象树模型提出一种支持动态配置和模糊搜索的方法,实现调控对象选择树组件,并基于真实的调控云电网模型数据进行实验验证。实验分析表明,设计的支持动态配置和模糊搜索的调控对象树,能有效支撑新一代电力调度管理系统的实际应用。

关键词：调控云动态配置模糊搜索对象树

云外包场景下加密数据多关键词模糊搜索机制研究

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云外包场景下加密数据多关键词模糊搜索机制研究

作者：凌华泽中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着云计算平台的普及与推广,越来越多的企业和个人选择将其数据的存储和管理外包到云以降低本地的维护成本。为了防止他人未经授权访问隐私数据,用户数据必须在上传到云端之前进行加密处理。虽然数据的加密处理增大了云服务器的数据处... 详细信息

随着云计算平台的普及与推广,越来越多的企业和个人选择将其数据的存储和管理外包到云以降低本地的维护成本。为了防止他人未经授权访问隐私数据,用户数据必须在上传到云端之前进行加密处理。虽然数据的加密处理增大了云服务器的数据处理难度,但可搜索加密技术的提出保证了云服务器在保护隐私数据的前提下对加密数据进行关键词搜索的能力。同时随着共享理念的不断发展,可搜索加密技术不再局限于查询个人所有的文件集合,更多的希望其他授权用户同样可以利用可搜索加密技术对云端共享的文件进行关键词搜索操作。然而针对数据共享的多用户场景,现有的可搜索加密方案普遍存在计算开销大、通信开销大的问题。此外在实际应用场景中,查询关键词出现错误的情况是无法避免的,这可能会导致方案无法返回正确的查询结果。现有支持模糊搜索(即存在错误关键词的搜索)的可搜索加密方案存在正确率不高、无法涵盖包括通配符查询在内的各种模糊关键词类型的问题。因此,本文针对可搜素加密的两种机制,对称可搜索加密以及公钥可搜索加密中的不同需求,分别提出了多用户场景下支持模糊搜索的多关键词可搜索加密方案。本文的主要贡献如下:首先,基于公钥可搜索加密机制,本文提出了一个多用户场景下支持多关键词模糊搜索的可搜索加密方案。具体来说,我们设计一个针对模糊搜索的关键词转换算法,保证本方案能够容忍高错误度的模糊关键词并且支持通配符查询。同时,为了避免多关键词查询时由于模糊关键词个数过多导致查询正确率过低的情况,本方案将关键词的子串直接存储到布隆过滤器中并用关键词长度作为关键词标识。此外,本方案应用改进的secure KNN算法加密索引,数据使用者使用自己的密钥加密查询内容并由云服务器对查询内容重加密,在保证数据安全性的同时实现加密数据的可查询能力。实验结果表明,与现有方案相比,本方案不仅具有较高的查询准确率,而且支持更多类型的模糊搜索,同时方案有效降低了用户的计算开销。其次,对称可搜索加密方案具有计算开销小、查询速度快等特性,但由于自身特性更适用于单用户场景的可搜索加密方案。为了将对称可搜索加密更好的应用到多用户场景中,本文提出了一个多用户场景下高效率、高安全性的支持模糊搜索的对称可搜索加密方案。通过云服务器对用户的查询内容进行重加密的处理方式,该方案支持非密钥共享的多用户关键词查询。有效避免了密钥共享导致的密钥管理以及密钥泄露的可能,同时降低了用户协同计算的开销。除此之外,本方案引入模糊搜索的概念提高方案的适用性。通过对关键词信息进行预处理,保证模糊关键词与准确关键词能够以统一形式存储并进行有效的匹配计算,并通过改进LSH函数提高含有通配符的模糊搜索的准确性。实验结果表明,本方案在保证查询正确率的前提下较大幅度的降低用户的计算开销以及通信开销,同时所提方案可以有效的解决包括通配符查询在内的模糊搜索。

关键词：对称可搜索加密公钥可搜索加密模糊搜索多用户多关键词搜索

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云存储中密文的模糊搜索与访问控制研究

云存储中密文的模糊搜索与访问控制研究

作者：吕琦广西大学

学位级别：硕士

随着信息技术的高速发展,人们需要存储和管理的数据呈指数级增长,传统的本地存储已不能满足人们的需求。云存储通过“云”为用户提供数据的集中管理和存储服务,其方便快捷、动态易扩展、按需低成本的特点,吸引了越来越多的企业和个人将... 详细信息

随着信息技术的高速发展,人们需要存储和管理的数据呈指数级增长,传统的本地存储已不能满足人们的需求。云存储通过“云”为用户提供数据的集中管理和存储服务,其方便快捷、动态易扩展、按需低成本的特点,吸引了越来越多的企业和个人将数据上传到云存储中保存。这些数据往往隐私度很高,因此会预先对数据进行加密处理后再上传,以实现对隐私数据的保护和使用限制。加密数据可以有效保护隐私安全,同时也带来了一系列挑战。当用户需要下载文档时,希望云服务器能在大规模的加密数据中搜索到包含指定关键词的文档。为了提高搜索准确度,云服务器需要支持多关键词搜索,还希望可以按照相关性排序返回搜索结果。针对实际搜索中经常发生的输入错误问题,还需要支持模糊搜索。密文数据同样需要共享,在多数据拥有者-多搜索用户的场景中,需要细粒度的授权搜索实现隐私保护。针对上述问题,本文对密文搜索技术和密文访问控制技术进行了深入的研究,提出了两个具体的密文搜索方案,实现高效搜索的同时保证数据安全。本文的主要研究工作如下:(1)提出了一种高效的多关键词密文模糊搜索算法,利用布隆过滤器和p-稳定分布的局部敏感哈希函数构造索引向量和搜索陷门向量,用欧式距离衡量模糊词的模糊程度。在搜索匹配时,通过计算向量内积实现多个关键词的模糊匹配,返回相关度高的搜索结果来提高准确性,同时在空间效率和时间效率都有较好的表现。(2)提出了一个云存储中基于拼音相似度的密文模糊搜索方案,实现对多个中文关键词的密文模糊搜索。针对中文的特点,不需要预先构造模糊词集,用拼音相似度衡量模糊词与原词之间的距离,利用布隆过滤器和P-稳定分布的局部敏感哈希函数实现模糊匹配。通过安全性和性能分析以及实验数据可以看出,本方案不仅有较高的安全性,而且有较小的存储代价和较高的搜索效率。(3)提出了一个云存储中支持授权搜索的密文搜索方案,实现对密文数据细粒度的授权搜索。针对实际应用场景中多数据拥有者-多搜索用户的情况,引入第三方授权机构进行密钥的生成和分发,利用对称加密算法和CP-ABE算法结合的混合加密,实现文档级别的访问控制和数据隐私保护。安全性分析和性能实验表明,本方案在安全性、功能和搜索性能等方面都有较好表现。

关键词：云存储密文搜索模糊搜索访问控制