結(jié)構(gòu)化加密數(shù)據(jù)的安全查詢機制研究.pdf

1、云計算的應(yīng)用和發(fā)展使得數(shù)據(jù)外包成為一種新的趨勢。外包到云上的數(shù)據(jù)通常體量較大，個人或組織不具備相應(yīng)的存儲和計算能力，因此數(shù)據(jù)外包將用戶從繁重的數(shù)據(jù)維護和管理任務(wù)中解放出來，不再受限于有限的本地設(shè)備資源。然而外包模式帶來了新的安全問題，外包數(shù)據(jù)可能包含隱私信息，用戶不希望隱私數(shù)據(jù)被泄露給云服務(wù)提供商，加密處理是一種必要選擇。但是查詢是數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域的一個核心問題，當用戶對存儲在云服務(wù)器上的數(shù)據(jù)進行查詢時，為了防止隱私泄露，也必須將查詢請求加

2、密。使用傳統(tǒng)的加密方式，云服務(wù)器無法提供有效的密文查詢機制，而現(xiàn)有的解決方案往往帶來了極大的計算開銷和通信開銷。因此，外包數(shù)據(jù)環(huán)境下的密文查詢方案成為新的安全挑戰(zhàn)。
　　本文基于位置的服務(wù)下的安全范圍查詢方案。針對現(xiàn)有方案存在的交互輪數(shù)多和用戶端計算開銷大的問題，提出了基于安全KD（SKD：Secure K-dimensional）樹密文索引結(jié)構(gòu)的安全范圍查詢算法。SKD樹將可比較加密（CE：Comparable Encrypti

3、on）體制與KD樹索引結(jié)構(gòu)相結(jié)合，通過適當優(yōu)化減少查詢過程中的遞歸層數(shù)，實現(xiàn)無需可信用戶干預下的密文范圍查詢。得益于CE的直接密文比較特性和KD樹的超矩形空間劃分機制，基于SKD樹的安全范圍查詢方案將用戶與服務(wù)器之間的交互輪數(shù)減小至一輪，降低了用戶端的計算開銷和通信開銷。面向高維數(shù)據(jù)空間的安全k近鄰（SkNN：Secure k Nearest Neighbor）查詢方案?；谒接性颇Ｐ徒鉀Q查詢用戶與云服務(wù)器均不可信的問題。采用乘積量化（

4、PQ：Product Quantization）技術(shù)和倒排文檔（IVF：Inverted File）索引實現(xiàn)高維向量的降維表達，引入 Paillier同態(tài)加密算法防止距離表造成的隱私泄露，并通過用戶與服務(wù)器之間的協(xié)同計算解決同態(tài)密文的比較問題。方案提高了用戶端的計算效率，并采用粗聚類填充和密文擾動方法加強了存儲在服務(wù)器上的數(shù)據(jù)的安全性。隨后提出的二次粗量化方法進一步優(yōu)化了通信開銷。提出的安全查詢方案較好地保證了查詢過程中的數(shù)據(jù)安全，并提