[发明专利]一种基于关键词分组倒排索引的多关键词密文排序检索方法

说明书

本发明公开了一种基于关键词分组倒排索引的多关键词密文排序检索方法。其步骤：一、数据处理与外包阶段，首先，数据拥有者生成一组密钥并共享给数据使用者；接着，对关键词进行分组，生成关键词分组集合及其对应的文档倒排列表集合；其次，生成文档向量、关键词分组向量及关键词分组倒排索引，并进行加密；将加密后的文档集合和关键词分组倒排索引外包至云服务器进行存储；二、检索阶段，首先，数据使用者生成检索陷门并发送至云服务器；然后，云服务器根据陷门在加密的关键词分组倒排索引上进行排序检索，并将其结果返回给数据使用者；最后，数据使用者通过密钥解密获得明文形式的检索结果。本发明实现安全、高效的多关键词密文排序检索功能。

技术领域

本发明涉及一种云环境下的多关键词密文排序检索方法，具体涉及一种基于关键词分组倒排索引的多关键词密文排序检索方法。

背景技术

云计算的发展促进了数据的存储和计算，越来越多的企业和个人选择将他们的数据外包到云中，以便他们可以随时随地的访问数据。同时，云服务器提供商也可以根据数据存储和计算的要求，为用户提供定制的云服务，服务商的集中式资源管理和按需付费服务模型节省了双方的成本。但是，外包数据可能涉及商业秘密或个人隐私，并且数据所有者不想将此信息公开给云服务器供应商。因此，数据拥有者通常在上传数据之前对其进行加密，尽管此方法可以保证外包数据的私密性，但它也会影响数据的可用性，例如排序检索等。因此，我们需要设计一种平衡方案以同时确保数据的安全性和可用性。

当前，可搜索加密是在云环境下实现保护隐私的排序检索的一种对策，可以在保证安全性和可用性的同时存储、检索数据。很多解决方案选择将加密文档与倒排索引一起外包云服务器中，然后根据TF-IDF向量空间模型计算待检索关键字与文档之间的相关性分数，最后获取前k个相关性分数最高的检索结果。为了保护数据隐私，为了保护隐私，通常会在外包之前需要对索引和文档进行加密。但是，再使用传统倒排索引结构进行检索时，传统倒排索引的结构特点会暴露出“冷词”、“热词”以及待检索的关键词集合等信息。因此，如何改进传统倒排索引结构来实现对加密数据的隐私保护排序检索是一个挑战。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统倒排索引与TF-IDF向量空间模型结合起来实现多关键词密文排序检索时出现的隐私泄露问题，提供一种安全、高效的基于关键词分组倒排索引的多关键词密文排序检索方法。

本发明的技术方案是：一种基于关键词分组倒排索引的多关键词密文排序检索方法，包括数据处理与外包、检索两个阶段；

其中，(1)、所述数据处理与外包阶段具体的操作步骤如下：

(1.1)、数据拥有者生成一组密钥KEY＝{K,S₁,M₁₁,M₁₂,S₂,M₂₁,M₂₂}，其中K用于加密明文文档的密钥；S₁和S₂是随机向量，M₁₁、M₁₂、M₂₁和M₂₂是随机可逆矩阵；

(1.2)、数据拥有者提取所有明文文档中的关键词组成关键词词典，并对关键词词典中的关键词进行分组，构造每个分组的关键词分组向量；

(1.3)、数据拥有者对明文文档集合进行预处理，针对每个明文文档生成其对应的文档向量，并利用密钥K对明文文档本身进行加密；

(1.4)、数据拥有者构造关键词分组倒排索引；

(1.5)、数据拥有者利用密钥S₁、M₁₁和M₁₂对(1.2)中生成的关键词分组向量进行加密，再利用S₂、M₂₁和M₂₂对(1.3)生成的明文文档向量进行加密，构造成加密的关键词分组倒排索引；