[發明專利]云存儲中可驗證的語義安全的多關鍵詞搜索方法

有效

• 申請號: 201811553957.3
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109450935B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 張麗麗;張志勇;李玉祥;宋斌;牛丹梅;趙長偉;向菲;靳正芬
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08;H04L9/30;G06F16/953
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 逯雪峰

1.云存儲中可驗證的語義安全的多關鍵詞搜索方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、系統初始化，TA(可信的授權機構)負責系統密鑰的生成，TA先后進行對偶矢量空間產生算法、正交基產生算法和初始化算法產生系統密鑰(PK，SK)，TA生成系統密鑰的具體過程為：

(1.1)TA運行對偶矢量空間產生算法δ_dpvs(1^λ,N)，輸出一個DPVS組1^λ是安全參數，q是一個素數,和是q階循環群，g和g^T分別是和的生成元，e:是一個非退化的雙線性對操作,g^T＝e(g,g)≠1,定義在有限域F_q上的N維矢量空間的標準基其中N是矢量空間的維度，N＝2n+3，n是屬性矢量和查詢矢量的長度；

(1.2)TA運行正交基產生算法δ_ob(1^λ,N),N＝2n+3,輸出其中是正交基，也就是說對于所有的i和j，都有這里當i＝j時滿足δ_i,j＝1,否則δ_i,j＝0；

(1.3)TA運行初始化算法Setup(1^λ,2n+3)，產生系統密鑰(PK,SK)，用于索引矢量的加密和查詢陷門的生成：

Setup(1^λ,2n+3):

構造偽隨機函數F:

其中PK是系統公開密鑰，SK是私鑰，是對偶正交基，K₁,K₂是從偽隨機函數F的第一個域中隨機取得兩個密鑰；

步驟二、TA與數據擁有者之間建立共享密鑰s，從而TA可以給數據擁有者安全地分發私密的參數，這些私密的參數用于數據擁有者對數據文檔及其索引的加密；TA與數據擁有者利用Diffie-Hellman密鑰交換協議建立共享密鑰s，共同輸入(q，g)，q是大素數，g為的一個生成元，輸出：A和B共享的一個中的一個元素，此處A、B分別代表TA和數據擁有者，具體過程為：

(2.1)A均勻隨機選擇a∈[1,q-1],計算g_a←g^a(modq)，發送g_a給B；

(2.2)B均勻隨機選擇b∈[1,q-1],計算g_b←g^b(modq)，發送g_b給A；

(2.3)A計算

(2.4)B計算

步驟三、數據擁有者對數據文檔及其索引的加密，數據擁有者需要將數據文檔集F＝{f₁,...,f_m}及其索引I＝{I₁,...,I_m}進行加密后外包給云服務器，用α_i,分別表示數據文檔f_i的標識符的密文，數據文檔f_i的密文，及f_i對應的索引I_i的密文，m是數據文檔的個數；索引I的加密過程如下：

(3.1)數據擁有者從TA請求用于索引加密的安全參數(r,K₁)∈SK，用于索引I的加密，

(3.2)數據擁有者根據索引矢量的表示方法將I＝{I₁,…,I_m}中的每個I_i(1≤i≤m)逐個轉化為索引矢量，m為索引個數，表示第i個索引對應的索引矢量，n是索引矢量的長度；

(3.3)數據擁有者運行對每個索引矢量加密，生成密文其中是索引矢量對應的密文，并且求出FID_i是數據文檔f_i的身份標識符；

(3.4)數據擁有者將(α₁,…,α_n),外包給云服務器，其中α_i,分別表示數據文檔f_i的標識符的密文，f_i的密文，及f_i對應的索引的密文；

步驟四、TA對查詢用戶的查詢資格驗證，并根據查詢用戶的關鍵詞生成查詢陷門發送給通過驗證的查詢用戶，具體過程如下：

(4.1)接到從用戶發來的包含查詢關鍵詞的查詢Q，TA檢查該用戶是否擁有與查詢關鍵詞相同的屬性值或者是否有資格查詢那些屬性值；若TA檢查后發現該查詢用戶符合查詢權限，將查詢Q表示成查詢矢量n是查詢矢量的長度；

(4.2)TA運行陷門產生算法產生陷門ρ₁,ρ₂,θ₁,

KID_i表示對應于第i個屬性的查詢關鍵詞的身份標識符，

假設用戶不關心第j(1≤j≤d)個屬性的值，定義β_j＝1；

β＝β₁.β₂…,β_d-1.β_d,這里d是屬性的個數；

用于密文的查詢，用于查詢結果的驗證；

(4.3)TA將直接發給查詢用戶；

步驟五、云服務器端對加密的索引執行安全的搜索，將查詢結果發送給查詢用戶，具體為，接到從查詢用戶發來的陷門云服務器根據查詢陷門對存儲在它上面的每條索引密文逐條執行查詢，m為數據文檔的數目，最后將查詢結果發送給查詢用戶，具體過程下：

(5.1)云服務器對每條索引密文運行查詢算法其中是索引矢量對應的密文，是陷門的第一個分量，

當也就是時，結果返回1，否則，返回0；

(5.2)為了讓查詢用戶相信I_i包含查詢Q的全部關鍵詞，云服務器利用和計算一個證據

(5.3)云服務器將(α_i,pf_i)返回給用戶，此處pf_i表示文件索引I_i包含所有查詢關鍵詞的證據，α_i表示I_i對應的文檔標識符的密文；

步驟六、查詢用戶驗證查詢結果：用戶從云服務器接到查詢結果(α_i,pf_i)后，用戶根據算法Verify(pf_i,α_i,β)驗證結果的正確性，此處β＝β₁.β₂…,β_d-1.β_d是步驟四中TA根據用戶的查詢關鍵詞計算出來并返回給用戶的，當算法輸出1，查詢用戶認為結果是正確的，若輸出0，查詢用戶認為結果是不正確的。