[發明專利]面向混合云的隱私保護多關鍵詞Top-k密文檢索方法及系統

有效

• 申請號: 201810122376.8
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108363689B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 戴華;朱向洋;楊庚;白雙杰;史經啟;孫彥珺;王敏
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06F40/30
• 分類號: G06F40/30;G06F16/33;G06K9/62;H04L29/06;H04L29/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

本發明公開了一種面向混合云的隱私保護多關鍵詞Top?k密文檢索方法及系統。本發明主要解決檢索效率低下的問題。其方案是：數據提供端利用關鍵詞之間的相關關系通過聚簇技術生成關鍵詞詞典序列；每個文檔生成高維的文檔向量和低維的文檔過濾向量，然后將密文文檔和加密后的文檔向量外包到不可信的公有云服務器，將明文的文檔過濾向量存儲到可信的私有云服務器。檢索時，首先通過私有云服務器計算候選文檔集，然后通過公有云服務器實現檢索結果Top?k文檔計算。關鍵詞詞典序列中相關關鍵詞聚集特性提高了私有云服務器過濾的效果，壓縮了候選文檔集的大小。本發明流程簡單，安全性高，易于實現，能夠在混合云環境中通過較少的計算開銷實現高效的多關鍵詞密文檢索處理。

技術領域

本發明涉及用戶數據隱私保護，尤其涉及一種面向混合云的隱私保護多關鍵詞Top-k密文檢索方法及系統。

背景技術

IT資源服務化的思想日益普及，呈現“一切皆服務”(X as a Service,XaaS)的趨勢，“服務”成為云計算的核心概念。然而在云計算蓬勃發展的同時，云安全也成為被廣泛關注的問題。在云環境中，由于用戶無法直接控制放置在遠程云服務器(Cloud Server,CS)中的數據，擔心自己的外包數據被云服務提供商非法獲取或濫用，尤其是對于私密性要求較高的敏感數據，例如電子病歷、銀行交易數據、用戶郵件等。盡管云服務提供商宣稱他們會提供一些安全對策來應對隱私泄露問題，例如訪問控制技術、防火墻技術和入侵檢測技術等，但是用戶對數據安全問題的擔心毫無疑問是制約云計算進一步發展的主要問題。

保護數據隱私的一種通用做法是在將數據加密處理后再外包到公有云服務器，但是這樣嚴重制約了外包數據的使用。在信息檢索研究領域中，現有的多關鍵詞檢索主要是面向明文數據的，無法直接應用到密文檢索領域。而將所有加密數據從云端下載到本地進行解密顯然是一種不切實際且資源浪費的處理方法。因此，研究并解決云環境中具備隱私保護功能的密文數據檢索機制是一個挑戰性問題，這也已成為近年來云計算研究領域關注的熱點問題之一。

現有技術中大多方法默認都是采用公用云服務，基于公有云按照“半誠實模型”方式提供服務這一假設的，提出一系列加密云環境中多關鍵詞密文檢索處理方法，但是這些方法存在檢索效率低、檢索結果不精確、索引樹構建復雜等一種或多種問題。

針對這些問題，申請號201710181664.6的中國發明專利申請公開了一種云計算中保護數據隱私的快速多關鍵詞語義排序搜索方法，通過加入私有云服務器，在為每個文檔創建文檔向量的同時，創建與之對應的標識向量，將加密文檔向量外包到公有云服務器，將明文標識向量存儲到私有云服務器，通過私有云服務器實現文檔集初步過濾操作，減少與檢索向量相關度得分計算的文檔向量個數，減少檢索計算開銷，但是該方法由于關鍵詞字典中關鍵詞的分布是隨機的，私有云服務器過濾效果不佳，導致公有云中需要計算大量文檔向量和檢索向量之間的相關度得分。因此如何提高私有云服務器過濾效果，對于提高混合云中支持隱私保護的多關鍵詞密文檢索效率有重要作用。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種面向混合云的隱私保護多關鍵詞Top-k密文檢索方法及系統，本發明可以有效地實現用戶數據的隱私保護，提升多關鍵詞密文檢索的效率，實現精確地Top-k檢索。

技術方案：本發明所述的面向混合云的隱私保護多關鍵詞Top-k密文檢索方法包括：

(1)數據提供端從提供的文檔集中提取關鍵詞集合，并通過聚簇分塊生成關鍵詞詞典序列；再根據關鍵詞詞典序列為文檔集中每個文檔生成一對應的明文文檔向量，并依據關鍵詞詞典序列的分塊情況將明文文檔向量分塊，形成文檔過濾向量；之后將明文文檔向量加密形成加密文檔向量，將文檔集中的每一文檔加密形成加密文檔集；最后將文檔過濾向量傳輸至私有云服務器，將加密文檔向量和加密文檔集傳輸至公有云服務器；