[发明专利]一种支持多关键字子集检索的可搜索加密系统及方法

权利要求书

1.一种支持多关键字子集检索的可搜索加密方法，其特征在于，所述支持多关键字子集检索的可搜索加密方法包括：利用大数据挖掘算法，在云服务器和边缘节点半可信的前提下，通过算法设计使得边缘服务器在密文上完成高效的检索和更新，以此实现用户对加密数据的管理；边缘节点收到检索请求后，使用收到的陷门在安全索引上执行搜索算法，返回匹配度最高的文件编号，将文件编号和用户IP发给云服务器，最后由云服务器将检索结果发送给用户，以此实现用户对数据的安全访问。

2.如权利要求1所述的支持多关键字子集检索的可搜索加密方法，其特征在于，所述支持多关键字子集检索的可搜索加密方法包括以下步骤：

步骤一，系统初始化：数据所有者A向密钥生成中心发起请求，密钥管理中心B初始化系统，生成安全参数和密钥返回给数据所有者A；

步骤二，索引构建与加密：数据所有者A对文件集构建索引并加密，再对文件明文使用AES算法进行加密，并将加密后的文件与安全索引一起上传至边缘节点C；

步骤三，云边协同：边缘节点C保留安全索引，转发文件密文至云服务器D；

步骤四，检索陷门生成：授权用户E要搜索加密文件，从数据所有者处获得陷门生成参数，陷门即搜索关键字的“加密”版本；E根据参数生成陷门，并向边缘节点提交此检索请求；

步骤五，边缘节点执行检索：边缘节点C接收到陷门后在安全索引上执行检索算法，并将满足匹配要求的文件编号和用户IP地址发送给云服务器；

步骤六，检索结果返回：云服务器根据文件编号，将文件返回给授权用户E；

步骤七，索引更新：数据拥有者A根据自身需求，对边缘节点上的索引与云服务器中的文件进行更新。

3.如权利要求2所述的支持多关键字子集检索的可搜索加密方法，其特征在于，所述步骤一中的系统初始化包括：

据拥有者提交请求后，密钥管理生成中心予以回应；判断用户权限，生成安全参数λ，设是阶为p的循环群，随机选取和选择安全无碰撞的哈希函数H:{0,1}，则用户的公钥为A_pub＝(g,g₁,h)，私钥为A_priv＝(α,H(·))；

所述步骤二中的索引构建与加密包括：

(1)设数据拥有者有一个包含m个文件的文件集合F＝{f₁,f₂,...,f_m}，提取每个文件关键词，构成关键词集合U＝{u₁,u₂,...,u_n}；选择随机数对关键词集合进行加密构建矩阵D^m*n，如果w_j∈f_i，D_ij＝1，否则D_ij＝0；

(2)添加两列一行，第n+1列：权重(w)，初始化为1；第n+2列：该文件包含的关键词数量设为ξ，设0≤θ≤ξ；第m+1行：关键词在所有文件中的出现次数，下记为关键词支持数k_S；按照关键词支持数k_S，从小到大将矩阵D重新排列，再按照文件包含关键词数量从小到大，重新排列矩阵，得D₁；对矩阵的每一行，两两做内积计算，如第i行与第i+1行，如果内积值等于ξ_i,n+2，则说明这两个文件重合，将i+1文件编号与i合并，删除第i+1行，且权重加1，设删除的文件数量为υ；得到布尔矩阵并设定最小支持度Min_S；

(3)对布尔矩阵从第2列到第n列，如果将w_i添加进索引第一层，删除w_i代表的列向量；从第2行到第m行，如果ξ＝1，将其包含的关键词添加进索引第一层，删除该文件列，同时更新矩阵关键词支持数；利用改进Aprior算法，设最后要构建X层索引，对于2≤i≤X，通过筛选所有符合条件的i个关键词的所有组合形式Col，设2≤k≤|col|，如果则将该关键词集合与包含的文件编号添加至第i层索引，最后构建出X层的索引；

(4)用AES加密算法加密文件明文；

(5)将加密后的索引与文件发送给边缘服务器。