[发明专利]一种密文数据多关键词的模糊搜索方法

说明书

本发明提出一种密文数据多关键词的模糊搜索方法，用于解决现有技术中存在的应用范围较窄的技术问题。实现步骤为：数据拥有者根据安全要求生成公钥和主密钥，并根据主密钥生成数据使用者的密钥；提取明文文件集合的关键词；构建文件索引函数集合f(x)；对明文文件集合f进行加密，得到密文文件集合F；向云服务器发送密文文件集合F和索引函数集合f(x)；数据拥有者获取哈希值集合，并发送给数据使用者；数据使用者向云服务器发送关键词哈希值集合；云服务器对密文文件集合F进行搜索，得到包含多关键词的密文文件集合F′；数据使用者解密密文文件集合F′，得到对应的明文文件集合f′，本发明的应用范围宽，本地存储开销小。

技术领域

本发明属于信息安全领域，涉及一种模糊搜索方法，具体涉及一种密文数据多关键词的模糊搜索方法，可应用于云计算、大数据环境等重要数据密态形式的关键词模糊搜索。

背景技术

随着互联网的发展，云计算的诞生，数据库服务的广泛使用，越来越多的用户或组织选择将数据外包给云服务器，以节省本地数据管理开销和系统维护开支。但是，由于云服务器容易遭受内部或外部攻击，云端数据存在隐私泄露问题，所以将数据外包给云服务器之前要对其进行加密；使用传统加密方法可以保护数据隐私信息，但却使得用户或组织利用和计算云端数据变得非常困难。因此，迫切需要提出一种既不会泄露云端数据隐私信息，同时又可以方便用户或组织利用云端数据的方案，可搜索加密技术应运而生。

可搜索加密技术是一种密码学原语，它可以在保护数据隐私的情况下完成密文数据的搜索。但是，传统的可搜索加密方案支持精确的关键词搜索，当搜索的关键词出现偏差时，这些方案将失去作用，所以模糊关键词搜索很大程度上增强了方案的可用性。现在的模糊搜索方案分为单关键词模糊搜索方案和多关键词模糊搜索方案，单关键词模糊搜索方案仅能完成用户输入单关键词的查询请求，当用户输入多个关键词时，方案搜索的精确度将会大幅度降低，并且搜索结果会耗费巨大的存储开销，导致单关键词模糊搜索方案实用性较低。而现存的多关键词模糊搜索方案搜索原理是：当用户想要搜索包含多个关键词的明文文件时，用户计算多个关键词的陷门集合，云服务器根据用户提交的陷门集合在云端搜索密文文件，倘若密文文件与陷门集合匹配，则表明搜索成功，返回该密文文件，用户通过密钥解密密文文件，得到明文文件；这些方案可以完成用户输入多关键词的查询请求，但是实现步骤复杂，搜索效率低下，或者仅能完成简单的模糊多关键词查询请求，应用范围较窄，且需要存储关键词陷门集合，导致开销较大。

近些年来，多个学者针对上面存在的问题给出了一些多关键词模糊搜索方案，提高了多关键词搜索的效率。Xiehua Li、Yaping Cui等人在论文“Efficient Multi-KeywordFuzzy Search on Encrypted Data in Cloud Storage”(International Conference onInformation Science and Control Engineering.2017.Pages 288-294)中，公开了一种云存储中密文数据高效的多关键词模糊搜索方法：数据拥有者根据安全需求产生公钥和主密钥，根据主密钥为每个数据使用者生成各自的密钥；数据拥有者提取每个文件的关键词并生成关键词陷门集合，然后，根据哈希函数计算关键词哈希值，利用关键词哈希值构建文件索引函数，并加密明文文件生成密文文件；数据拥有者将密文文件和文件索引函数发送给云服务器；数据使用者根据哈希函数计算出对应的关键词哈希值集合，并将关键词哈希值集合发送给云服务器；云服务器根据接收到的关键词哈希值集合构建索引曲线，并与接收到的文件索引函数进行匹配，若匹配成功，则返回该文件索引对应的密文文件，并将其发送给数据使用者，数据使用者使用密钥进行解密，得到包含关键词集合的明文文件。该方案给出了一种关键词哈希值映射方法，将相似关键词转换为相似哈希值，引入索引函数，通过索引函数与哈希值进行匹配，从而可以实现高效的多关键词模糊搜索，但是不足之处在于：(1)云服务器在搜索过程中仅能处理关键词缺失的模糊搜索情况，应用范围较窄；(2)数据拥有者在提取关键词时需要存储关键词的陷门集合，导致本地存储开销增大。

发明内容