云环境中密文数据库可验证更新与检索技术研究

With the rapid popularity of cloud computing and big data, the paradigm of outsourcing large database has become the most prevailing data storage trend. It allows the resource-limited client to outsource their large encrypted database which can not be stored locally into the cloud storage server and thus decrease the burden of local database maintenance. However, because database outsourcing has some new features such as separation of data ownership and management right and the untrusted cloud servers, it inevitably suffers from some new security challenges. In this project, we mainly focus on the key techniques of verifiable updates and searches on encrypted database in cloud computing, which consists of the following research contents: 1. We study the verifiable updating techniques of encrypted database and construct new verifiable database with all efficient updating operations. 2. We study the verifiable searching techniques of encrypted database and propose verifiable database schemes supporting efficient keyword search. 3. We study the techniques of of verifiable computation of data streaming and design efficient publicly verifiable data streaming schemes. These key techniques can provide the necessary theoretical basis and technical support for practical uses of encrypted database. Thus, this project has tremendous values in both theoretical researches and practical applications.

随着云计算和大数据技术的快速普及，大规模数据库外包存储模式成为主流趋势。它使得资源受限的用户能够将大数据库外包存储到云服务器中，从而大大减轻自身数据维护开销。然而，由于数据库外包存储具有数据所有权和管理权相分离、云服务器不完全可信等新特征，使得数据库外包存储不可避免地面临诸多新的安全挑战问题。本项目主要研究云环境中密文数据库可验证更新与检索关键技术，具体包括: 1. 研究密文数据库的可验证更新技术，构造支持全操作更新的可验证数据库方案；2. 研究密文数据库的可验证检索技术，构造支持关键词检索的可验证数据库方案；3. 研究数据流可验证计算技术，构造支持可公开可验证的数据流外包新算法。这些关键技术将为密文数据库安全存储走向实际应用提供必要的理论基础和技术支撑。因此，本项目的实施对于具有重要的理论意义和实用价值。

本项目围绕云环境中密文数据库可验证更新与检索关键技术展开研究：1、在数据流可验证计算方面，提出基于双陷门变色龙哈希的变色龙哈希树，构造高效的数据流协议，支持数据流中历史更新数据的查询，将数据流添加数据的计算开销达到常数级；2、在密文数据库可验证检索技术方面，提出了支持前向安全关键词检索的VDB方案和支持多用户场景中的多关键词检索VDB方案；3、在可验证数据库更新方面，提出了基于无密钥泄露变色龙函数的所有权证明协议，设计了基于区块链的密文数据库完整性验证技术。在项目执行期间发表学术论文12篇，其中被SCI检索7篇，其中中科院一区论文3篇，主要论文发表在信息安全领域重要期刊和会议上，获得授权专利1项。项目培养硕士生6名，其中，研究生李佳薇获得国家奖学金，项目组参加了10余次国内外学术会议。项目执行情况良好，完成项目所有目标。