可证明安全的高效可搜索加密构造方法研究

Querying on encrypted data is one of key technique of effective implementation of cloud storage. To ensure confidentiality of data in cloud computing environment, the data usually stored in the form of ciphertext. But, retrieving and processing on such encrypted data are much difficult than plaintexts. On the one hand, traditional retrieval mechanisms can not directly used on ciphertexts. On the other hand, the randomness of the ciphertext results in low search efficiency, and difficulty of expressive search and update. .To meet the above challenges, in this project we intend to focus on how to construct a secure, efficient, and dynamic searchable encryption schemes and study the following three folds: the security model of efficient searchable encryption, the construction of efficient searchable encryption scheme, and the construction of dynamic and expressive efficient searchable encryption scheme. Through the research on these three folds, we hope to break through the bottleneck of tradeoff between security and efficiency of searchable encryption schemes, propose efficient and practical searchable encryption schemes for cloud enviornment, which can significantly improve the search efficiency and enhance usability without sacrificing the security of the scheme. The results of this project were able to provide important theoretical basis and technical support for establishing the secure environment of cloud storage.

密文检索是有效实施云存储的一个关键技术。云计算环境下，为保证数据的机密性要求云数据以密文的形式存储。但是，这种存储方式为数据的检索和处理带来了新的挑战。一方面，密文存储使传统的基于明文的检索方法不可用；另一方面，密文的随机性导致服务器的检索效率低、检索表达式单一、更新困难等问题。.针对以上挑战，项目围绕如何构造安全、高效、动态的可搜索加密算法这个关键科学问题，分层次研究三方面内容：高效可搜索加密安全模型、高效可搜索加密方案的构造、以及支持动态更新和多表达式检索的高效可搜索加密方案的构造。通过对以上三方面内容的研究，本项目将突破可搜索加密算法安全性与效率无法兼顾的理论瓶颈，设计适用于云计算环境的高效实用的可搜索加密方案，在不牺牲算法安全性的前提下，大幅度提高云计算环境下密文数据的检索效率，增强可搜索加密算法的实用性。本项目的研究成果将为构建安全的云数据存储环境提供重要的理论依据和技术支撑。

密文检索是有效实施云存储的一个关键技术。云计算环境下，为保证数据的机密性要求云数据以密文的形式存储。但是，这种存储方式为数据的检索和处理带来了新的挑战。一方面，密文存储使传统的基于明文的检索方法不可用；另一方面，密文的随机性导致服务器的检索效率低、检索表达式单一、更新困难等问题。. 针对以上挑战，项目围绕如何构造安全、高效、动态的可搜索加密算法这个关键科学问题，分层次研究三方面内容：高效可搜索加密安全模型、高效可搜索加密方案的构造、以及支持动态更新和多表达式检索的高效可搜索加密方案的构造。.通过对以上三方面内容的研究，本项目提出了若干适用于云计算环境的高效实用的可搜索加密方案。我们首先提出了能够支持二分查找法的公钥可搜索加密算法，使得检索效率从O(n) 提高至O(log n)。然后，我们又提出隐藏策略的密文策略属性加密关键词检索（ABKS）方案。紧接着，我们基于之前的研究成果，提出了高效的对称可搜索加密算法和可验证的非对称可搜索加密算法。最后，我们提出了不经意的多关键词检索协议，还对医疗云中的可搜索加密算法进行了分类和详细的综述性论述。与现有的方案相比，这些方案在不牺牲算法安全性的前提下，大幅度提高了云计算环境下密文数据的检索效率，增强了可搜索加密算法的实用性。本项目的研究成果将为构建安全的云数据存储环境提供重要的理论依据和技术支撑。