[发明专利]一种面向外包云环境的动态可验证关键词密文检索方法

说明书

一种面向外包云环境的动态可验证关键词密文检索方法，包括三个模块：第一个模块为数据预处理模块，首先从文档集中抽取关键词集合并将文档加密；其次，构造一个本地证据并为每个关键词计算一个认证码；然后构造RAP‑tree索引；最后将索引和加密文档集外包至云服务器。第二个模块是更新模块，首先生成更新陷门并发送给云服务器；随后，云服务器根据陷门更新索引和密文集合。第三个模块是搜索模块，首先由授权用户生成搜索陷门并发送给云服务器；随后云服务器执行搜索程序并将搜索结果返回给用户；最后用户验证搜索结果的完整性。采用本方法可以保护外包云环境中的数据隐私，能够在密文状态下执行完整性可验证关键词搜索，并且支持数据的动态更新。

技术领域

本发明涉及数据保密处理领域，具体涉及一种面向外包云环境的动态可验证关键词密文检索方法。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，个人和企业产生的数据信息量呈几何数增长，越来越多的数据和计算促使人们将数据外包至云服务器以实现对数据随时随地的访问。然而，用户将数据外包至云端后无法确保其安全，云服务器由于存储大量数据容易受到内部和外部攻击，数据的私密性极易遭到泄露。为了保护用户隐私，数据在外包前进行加密是最有效的方法，同时为了在加密后仍能获取满足需求的数据，可搜索加密技术被提出并得到发展。不过，可搜索加密技术虽然保护了数据私密性，却无法确保搜索结果的完整性，一方面，数据在遭到攻击后可能被篡改或删除，另一方面，云服务器为节省计算成本可能执行不完整的搜索过程，返回不完整的搜索结果。因此，能够对搜索结果实现验证的可验证关键词密文搜索方法逐渐得到重视，其采用“恶意攻击”的威胁模型更具有现实意义，该模型下云服务器不诚实执行搜索程序，同时可能恶意篡改私密数据。

可验证关键词密文搜索方法能够在保护用户隐私数据的前提下基于用户搜索的关键词在密文环境下执行检索，同时数据使用者可以对云服务器返回的搜索结果进行完整性验证。现有的可验证密文搜索方法大多由数据拥有者构造证据信息，由云服务器构造认证信息，数据使用者通过认证信息和搜索结果重构证据信息以验证搜索结果的完整性，主要采用Merkle哈希树构造认证信息。另一种方法是在数据拥有者端构造各搜索结果的证据并与数据使用者共享，数据使用者利用搜索结果重构证据信息，主要采用链式结构构造认证信息。但在这两种方法中，前者在每次执行搜索时，云服务器都需要构造并传输一定数量的认证信息，这就需要消耗一定的计算资源和通信资源；而后者需要在数据使用者端存储大量认证数据，需要消耗较多的空间资源。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有方案的不足，提供一种支持动态更新的一致性可验证关键词密文检索方法。

一种面向外包云环境的动态可验证关键词密文检索方法，基于数据预处理模块、更新模块和搜索模块，其中，数据预处理模块负责对外包数据预处理并生成索引；更新模块负责外包数据和索引的更新；搜索模块负责完成密文上的关键词搜索和对搜索结果的验证，三个模块均由数据拥有者、云服务器和数据使用者共同协作完成。

所述数据预处理模块的操作包括以下步骤：

(1a)数据拥有者生成文档加密密钥sk、素数生成器P以及哈希函数H并将sk、P和H与数据使用者共享；然后，数据拥有者从文档集D＝{d₁，d₂，...，d_n}中提取关键词，生成关键词字典W＝{w₁，w₂，...，w_m}，并为每个关键词w_i生成倒排列表L_i＝{ID(d_j)|w_i∈d_j}，其中ID(d_j)表示文档d_j的ID；然后利用对称加密算法和密钥sk对D中每一个文档进行加密，生成加密文档集

(1b)数据拥有者生成本地证据Ψ，并为每个关键词w_i生成认证码π_i，同时初始化更新记录码Θ；