[发明专利]计算机实现的方法、计算机系统及计算机可读存储介质

说明书

实施例提供了对平均复杂度的数据的理想安全的保序加密(OPE)，从而允许处理加密的数据(例如，在数据库服务器处响应于接收到查询)。具体的实施例通过按照已经可用于数据库的、现有压缩字典所保持的顺序来处理明文，来实现高加密效率。加密是基于对n个节点的二叉搜索树的使用，以构造具有Ω(n)复杂度，甚至在平均情况下具有O(n)复杂度，的保序加密方案。通过利用被证明的二叉搜索树的高度倾向于紧紧围绕O(log n)，计算密集型更新(这使得常规OPE对于理想安全变得不切实际)的概率被大大减少。在包括n个元素的列存储内存数据库架构的上下文中描述利用这样的加密方案的实施例。根据实施例的OPE与可调整的加密方式兼容。

技术领域

本发明涉及加密，并且更具体地，涉及允许对加密形式的数据进行处理的加密。

背景技术

除非在本文中另外指明，否则本部分中描述的方法不是本申请中权利要求的现有技术，也并不因包含在本部分中而被承认为现有技术。

保序加密(Order-preserving encryption，OPE)允许对加密的数据执行多个查询(包括范围查询)，而不需要对数据库引擎进行修改。这样的查询可以在性能方面是实用的，例如，提供对存在于云上的加密的数据执行搜索的能力。

之前已经提出多种保序加密方案。然而，这些方案的安全性仍在讨论中。

直观地说，理想安全的保序加密提供按序选择明文攻击下的不可区分性(indistinguishability under ordered chosen plaintext attack，IND-OCPA)方案，只泄露顺序。即，明文{7，12，19}的理想加密是{1，2，3}，即，恰好为它们的顺序。

然而，这样的IND-OCPA加密很难实现。例如，在以上的理想的保序加密中，13和19的密文发生冲突。

已经证明了在加密方案是静态和无状态的情况下，不能利用线性长度密文来设计这样的加密方案。因此，一些研究人员提出较弱安全概念(随机保序函数)。然而，该安全定义可能泄漏至少一半的比特。

另一种方法修改了加密方案(称它为编码方案)的结构。这种方法假设即使加密函数可以是有状态的，也不可能构建加密方案。于是这种方法使用交互协议，其更新对插入内容的加密。

虽然这种方法达到理想安全的目标，但是它要求在插入新值时更新密文。这样的更新是必要的，但是导致高通信成本，因为任何不可变的加密方案必须具有指数(exponential)密文大小。

因此，需要提供用于保序加密的新颖方式的系统和方法。

发明内容

实施例提供了对平均复杂度的数据的理想安全的保序加密(OPE)，从而允许处理加密的数据(例如，在数据库服务器处响应于接收到查询)。具体的实施例通过按照已经可用于数据库的、现有压缩字典所保持的顺序来处理明文，来实现高加密效率。加密是基于对n个节点的二叉搜索树的使用，以构造具有Ω(n)复杂度，甚至在平均情况下具有O(n)复杂度，的保序加密方案。通过利用被证明的二叉搜索树的高度倾向于紧紧围绕O(log n)，计算密集型更新(这使得常规OPE对于理想安全变得不切实际)的概率被大大减少。在包括n个元素的列存储内存的数据库架构的上下文中描述利用这样的加密方案的实施例。根据实施例的OPE与可调整的加密方法兼容。

计算机实现的方法实施例包括使客户端上的引擎创建保持服务器上的数据库中存储的数据的顺序的字典拷贝。使引擎根据所述顺序执行对字典拷贝上的数据进行加密的算法，而且使引擎根据更新概率更新存储在数据库中的数据。使引擎从加密的数据创建进一步加密的数据，使引擎发送进一步加密的数据到服务器，并且使引擎发送加密密钥以允许对进一步加密的数据进行解密。