关于公钥可搜索加密协议中的公开可验证问题的研究

With the universal popularity of cloud computing, more and more users are getting used to enjoying the “unlimited” storage space and powerful data processing capability provided by the cloud platform, while the risks of data security may also arise in this procedure. Verifiable searchable encryption and outsourcing computation are among research hotspots in the context of cloud computing security. They are important to the development of cloud computing security. This project will study the problems on public verifiability of Public key Encryption with Keyword Search (PEKS), which mainly includes: .1. the general framework and security definitions of publicly verifiable PEKS (PV-PEKS), the design and analysis of PV-PEKS, and the programmatic implementation and practical analysis of concrete schemes, .2. the relationship between publicly blind verifiable computation and PV-PEKS, the conditions and methods for transformation between them,.3. The design and analysis of publicly blind verifiable computation and the general methods for transformation from publicly verifiable computation to publicly blind verifiable computation.. This project aims to find new ideas and approaches for the study and design of PV-PEKS. We also expect to optimize the properties of outsourcing computation protocols and then provide a theoretical support for the integration of computing and searching operations in the cloud platform.

随着云计算的推广，越来越多的用户习惯于享用云平台提供的“无限”存储空间和强大的数据处理能力，但同时也存在着数据的安全隐患。可验证的搜索加密与外包计算都是云计算安全中的研究热点，对云计算安全的发展有重要作用。本课题将对公钥可搜索加密协议中的公开可验证问题展开研究，主要包括：.1.公开可验证的公钥可搜索加密协议的通用框架与安全性定义，协议的设计与分析，具体方案的编程实现与实用性分析。.2.公开盲验证的外包计算与公开可验证的公钥可搜索加密协议之间的关系，二者相互转化的条件和方法。.3.公开盲验证外包计算协议的设计与分析，由公开可验证的外包计算向公开盲验证外包计算转化的一般方法。. 本课题旨在为研究具有公开可验证性质的公钥可搜索加密协议的设计与分析尝试新的思路，同时优化外包计算的性质，进而为云平台下的计算搜索一体化提供理论支持。

随着信息时代的高度发展，云计算已成为支撑社会发展的“新基建”，以此为基础的先进技术方兴未艾，深刻地影响着社会生产方式的改变，加快了人类文明的发展进程。与此同时，频发的数据泄露事件时刻警示着我们云计算的安全问题不容忽视。公钥可搜索加密和外包计算作为云计算安全的重要研究方向，研究其公开可验证性对数据的隐私性、结果的正确性以及交互中的公平性都具有重要意义，这里的公开可验证性指任何人都能对服务器执行搜索或计算后返回的结果进行正确性与完整性检验。我们从研究公开可验证的公钥可搜索加密协议（PV-PEKS）的通用框架与安全性定义开始，解决了公钥可搜索加密协议固有的关键词猜测攻击，并分别在一般模型和具体模型(基于生物信息的模型)下提出了具有公开可验证性的公钥可搜索加密协议。这些工作提高了公钥可搜索加密协议的安全性，对推动公钥可搜索加密协议的研究与发展也有重要的理论意义和应用价值。通过研究公开可验证的公钥可搜索加密与公开可验证的外包计算之间的关系，我们发现前者可抽象为后者对集合成员关系的判定函数的研究，这为推动和设计公开盲验证外包计算协议提供了新的思路。基于此，我们从一般函数和具体的内积函数入手，设计了通用的公开盲验证外包计算（PBVC）协议，完善了内积函数的安全模型并丰富了数据认证和用户认证的性质，从外包计算的理论和应用两个方面研究了外包计算的可校验性与隐私性，较系统地提出了确保可验证性与隐私性的密码方法，这为寻找一般的PVC(PBVC)和 PV-PEKS 之间的转化条件和转化方法提供了思路，也对安全广泛地应用外包计算具有重要意义。基于对本项目的研究，结合云计算中的实际应用需求，我们对无中心属性加密、对称可搜索加密及数据完整性检测也做了一些深入研究，并得到了有一定影响力的成果，为云平台下的存储、计算、搜索一体化做出了相应的贡献。