云環(huán)境下多關(guān)鍵詞密文搜索技術(shù)的研究.pdf

1、近年來，伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，存儲技術(shù)等高速發(fā)展，繼分布式計算，并行計算，網(wǎng)格計算之后，云計算技術(shù)開始逐漸成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛關(guān)注的主流技術(shù)。云計算技術(shù)，將傳統(tǒng)的信息技術(shù)資源進行整合與共享，使用戶可以按需使用網(wǎng)絡(luò)資源，極大地降低了用戶的計算和存儲成本。并且由于云計算的虛擬化特點，每個用戶都能享受獨立的高質(zhì)量服務(wù)。云計算帶來的這些便利吸引著越來越多的個人用戶或企業(yè)用戶加入，這使得云端數(shù)據(jù)快速增長。由于云服務(wù)商大多屬于商業(yè)性質(zhì)的私立企業(yè)，

2、在提供服務(wù)的同時，可能出于某種商業(yè)目的竊取用戶隱私。因此，我們不僅關(guān)注云計算帶來的存儲和計算便利，更要意識到，公有云存儲環(huán)境下，用戶數(shù)據(jù)隱私所面臨的安全威脅。隱私數(shù)據(jù)加密是防止隱私泄露的重要手段，但是這使得基于關(guān)鍵詞的搜索受到挑戰(zhàn)，因此研究可搜索加密技術(shù)成為迫切的現(xiàn)實需要。
　　本文以可搜索加密技術(shù)為基礎(chǔ)，圍繞公有云存儲環(huán)境下密文的多關(guān)鍵詞搜索這一主題進行研究，調(diào)研了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并針對其中遇到的問題，提出以下兩個解決方案。

3、r>　　(1)對密文模糊關(guān)鍵詞搜索進行研究。支持模糊關(guān)鍵詞搜索的可搜索加密技術(shù)具有一定的容錯能力，更符合現(xiàn)實搜索環(huán)境，因為盡管用戶輸入的關(guān)鍵詞存在小幅度的拼寫錯誤，方案仍然能為用戶快速提供正確的搜索結(jié)果。然而，現(xiàn)有的模糊關(guān)鍵詞密文搜索方案效率較低，而且不支持文件的動態(tài)更新。針對以上問題，本文提出一個在加密云數(shù)據(jù)中高效動態(tài)的多關(guān)鍵詞模糊搜索方案，能夠?qū)崿F(xiàn)多關(guān)鍵詞的模糊搜索，并且支持文件的動態(tài)更新。方案使用局部敏感哈希和布隆過濾器生成多個索

4、引向量和查詢向量?；谶@些索引向量，構(gòu)造了一棵平衡二叉樹作為整個文件集的索引。另外，通過引入貪心深度優(yōu)先搜索算法，在構(gòu)造的索引樹上快速搜索相關(guān)文件，搜索效率與原始的模糊搜索方案相比得到進一步提升。我們使用了k-NN問題中的安全內(nèi)積方法來加密索引向量和查詢向量，設(shè)計兩個方案分別適應(yīng)于兩個不同級別的安全模型，并就方案的安全性分別作了分析證明。最后，與其他相關(guān)的方案作了綜合的比較分析，并實施大量實驗，結(jié)果表明，方案的搜索效率較之前的研究，有明

5、顯提升。
　　(2)對中心關(guān)鍵詞排序搜索進行研究。搜索效率，準確性，以及安全性是衡量關(guān)鍵詞搜索方案的重要指標?，F(xiàn)有的多關(guān)鍵詞密文搜索方案，采用了各種索引結(jié)構(gòu)，如倒排索引，基于樹的索引等來提高搜索效率;通過加密算法，以及盲存儲等提高安全性。然而，在提高準確性上，沒有充分考慮搜索關(guān)鍵詞的重要性和語義關(guān)聯(lián)。針對這個問題，本文提出了一個基于兩級索引的中心關(guān)鍵詞排序搜索方案。方案采用倒排索引結(jié)合前向索引的方式組成兩級索引，使用關(guān)鍵詞權(quán)值算法

6、為多個搜索關(guān)鍵詞計算關(guān)鍵詞權(quán)值，將權(quán)值最大的作為中心關(guān)鍵詞。首先在倒排索引中篩選文件集，縮小搜索范圍，然后在前向索引中用查詢向量與索引向量作內(nèi)積計算，得到目標文件集。以這種方式確保了搜索結(jié)果中必包含中心關(guān)鍵詞，從而提高了準確性，另外，通過第一步在倒排索引上篩選，減少了大量的向量內(nèi)積計算過程，從而提高了搜索效率。至于安全性，倒排索引采用了偽隨機函數(shù)和對稱加密算法加密，前向索引采用了k-NN問題中的安全內(nèi)積方法加密，文件集使用對稱加密算法加