廣義保序加密研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著云計(jì)算和云存儲(chǔ)技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛運(yùn)用，云計(jì)算和云存儲(chǔ)中的安全問(wèn)題越來(lái)越引起用戶(hù)的重視。為了保護(hù)數(shù)據(jù)的隱私性，有必要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，但傳統(tǒng)加密會(huì)阻礙數(shù)據(jù)的有效使用，因此在云存儲(chǔ)的場(chǎng)景下，需要使用可搜索加密?？伤阉骷用苁遣恍枰饷芫涂梢栽诿芪纳纤阉鞯募用芊椒ǎＰ蚣用苁瞧渲械年P(guān)鍵技術(shù)之一，可以解決在密文上進(jìn)行區(qū)間查詢(xún)的問(wèn)題。
　　保序加密的密文保留了與明文相同的序關(guān)系，因而在密文上執(zhí)行區(qū)間查詢(xún)有與明文相同的查詢(xún)速度。但

2、同時(shí)，保序加密也存在缺陷與不足。一對(duì)一保序加密的密文會(huì)泄露明文的序關(guān)系，因而安全性不足，容易遭受攻擊。一對(duì)多保序加密將同一個(gè)明文映射到不同的密文，為了保證安全性，每一個(gè)明文對(duì)應(yīng)的密文區(qū)間需要足夠大，會(huì)造成嚴(yán)重的密文擴(kuò)張。同時(shí)，保序加密用于多維數(shù)據(jù)時(shí)，除了序關(guān)系之外，還會(huì)額外泄露不同維度數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出并研究了廣義保序加密算法。廣義保序加密算法在保持保序加密高查詢(xún)速度的同時(shí)，對(duì)保序加密進(jìn)行了改進(jìn)，以提高其他方面的性

3、能。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新成果如下:
　　1.針對(duì)一對(duì)一保序加密的安全性問(wèn)題，提出了一種一對(duì)一廣義保序加密算法——p概率保序加密。p概率保序加密是一對(duì)一保序加密的一種擴(kuò)展算法，其密文以概率p保持序關(guān)系，以提高安全性。通過(guò)對(duì)保序概率p與安全性、精度之間的關(guān)系進(jìn)行理論分析，得到了安全性與精度間的制約關(guān)系。模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果以及該算法的性能。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)增大保序概率p時(shí)，查詢(xún)精度提升，但安全性會(huì)下降;當(dāng)

4、減小保序概率p時(shí)，安全性增加，但精度會(huì)降低。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)p，該算法可以在安全性和精度之間達(dá)到一個(gè)折中。
　　2.針對(duì)一對(duì)多保序加密的密文擴(kuò)張問(wèn)題，提出了一種一對(duì)多廣義保序加密算法——半保序加密。半保序加密將不同的明文映射到重疊的密文區(qū)間來(lái)抑制密文擴(kuò)張。對(duì)于半保序加密的性能，可以采用安全性、精度、密文擴(kuò)張這三個(gè)指標(biāo)來(lái)刻畫(huà)。通過(guò)對(duì)半保序度與安全性、精度、密文擴(kuò)張之間的關(guān)系進(jìn)行理論分析，得到了安全性、精度、密文擴(kuò)張這三者間的制約關(guān)系。模

5、擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果以及該算法的性能。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)增大半保序度時(shí)，密文擴(kuò)張會(huì)得到抑制，同時(shí)安全性提高，查詢(xún)精度下降;當(dāng)減小半保序度時(shí)，查詢(xún)精度提高，但同時(shí)密文擴(kuò)張?jiān)黾?，安全性降低。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)半保序度，該算法可以在安全性、精度、密文擴(kuò)張之間達(dá)到一個(gè)折中。
　　3.針對(duì)保序加密應(yīng)用于多維數(shù)據(jù)時(shí)泄露不同維數(shù)據(jù)之間相關(guān)性的問(wèn)題，提出了一種用于多維數(shù)據(jù)的廣義保序加密算法。首先對(duì)保序加密應(yīng)用于多維數(shù)據(jù)時(shí)的場(chǎng)景進(jìn)行了分析，