支持多关键词复杂匹配的可搜索代理重加密研究

The proxy re-encryption with keyword search(PREKS) implements the search of ciphertext by the third party without decryption, and encrypts a user's ciphertext into another user's ciphertext, so as to achieve search and sharing of encrypted data stored on a non-trusted third party. Although the PREKS has made some achievements, there are still many problems: (1) The PREKS scheme relies on bilinear pairings; (2) The PREKS scheme does not support multi-keyword search; (3) There is no attribute-based PREKS scheme, and also a lack of support attribute anonymous property; (4) not anti-quantum attack security. In order to solve the above problems, the following research is to be carried out: (1) Build a searchable proxy re-encryption scheme to support multi keyword complex matching without bilinear pairings. (2) Further, it is proposed to construct a PREKS scheme support vector matching, function matching, and regular matching search. (3) A multi keyword complex matching security model of PREKS is constructed for anonymous attribute-based PREKS scheme. (4) A PREKS scheme is constructed to construct anti-quantum attack based on the difficult problem of lattice, which supports multiple keyword complex searching. The above research can provide a safe and efficient solution for the search and sharing of encrypted data in the cloud environment.

可搜索代理重加密既是一种提供给第三方无需解密的密文搜索技术，又是一种可把一个用户密文重加密成另一用户密文的机制，从而实现存储在第三方加密数据的密文搜索与共享。虽然该主题的研究已经取得若干成果，但仍存在如下重要余留问题：（1）需依赖耗时的双线性配对；（2）不支持多关键词向量、函数及正则匹配搜索；（3）无基于属性的方案，更无支持属性匿名的方案；（4）难以抵抗量子攻击。为了解决上述问题，拟开展如下研究：（1）拟构造不依赖双线性对的支持多关键词复杂匹配的可搜索代理重加密方案。（2）拟构造支持向量匹配、函数匹配、正则匹配搜索的可搜索代理重加密方案。（3）拟构造匿名基于属性的多关键词复杂匹配的可搜索代理重加密方案。（4）拟基于格的困难问题构造抗量子攻击的支持多关键词复杂匹配的可搜索代理重加密方案。通过上述研究可以为云环境中加密数据的搜索与共享提供安全高效的解决方案。

本项目以支持多关键词复杂匹配的可搜索代理重加密方案为切入点。实现了以下研究目标：（a）针对可搜索代理重加密依赖耗时的双线性配对运算，构造不依赖双线配对构造支持多关键词复杂匹配的可搜索代理重加密方案；（b）针对可搜索代理重加密不支持多关键词的向量匹配、函数匹配、正则匹配搜索，借助内积加密技术和可搜索公钥加密技术构造支持多关键词向量匹配的可搜索代理重加密方案。更进一步借用函数加密（Functional Encryption）技术构造支持多关键词函数匹配的可搜索代理重加密方案。最后，构造支持多关键词正则匹配的可搜索代理重加密方案。（c）定义匿名的基于属性的多关键词复杂匹配的可搜索代理重加密方案的匿名性安全模型和抗选择密文攻击安全模型，构造匿名基于属性的多关键词复杂匹配的可搜索代理重加密方案，并在此安全模型下证明方案的安全性。（d）构造抗量子攻击的支持多关键词复杂匹配的可搜索代理重加密方案。通过上述研究解决了传统方案依赖大计算量的双线性配对运算问题，大大提升了效率，使得可搜索代理重加密方案能适应更复杂的环境，可以为云环境中加密数据的搜索与共享提供安全高效的解决方案。研究成果包括发表收录论文 24 篇，CCF B类以上期刊论文8篇（CCF A类论文4篇），专著1本，申请专利5项，其中专利授权2项。