[发明专利]一种可搜索的公钥加密方法

说明书

技术领域

本发明属于数据加密技术领域，涉及一种加密方法，尤其是一种基于云计算环境的可搜索的公钥加密方法。

背景技术

在云计算中，用户希望将自己的数据保存在云服务器上，从而实现自己的数据被不同的用户进行共享的目的，这样以来用户就可以不用为繁杂的存储管理问题所累。而且云存储给用户提供了许多前所未有的便利性，比如存储的不受地域限制，无线的存储能力的获取，以及安全风险的转移等。然而，出于经济利益或者政治因素，云服务的服务提供商对用户的数据是非常感兴趣的，因此他们很可能存在偷窥用户隐私的嫌疑。面对这些不被信任的云服务提供商，用户更希望在将自己的数据存储在云服务器上之前，先对其进行加密处理，然后再将加密后的密文数据外包给云服务器。对数据的加密可以在一定程度上解决数据的隐私问题，但是却给用户数据的操作带来了很多不便利，使得对用户数据的操作变得更加复杂。在诸多对于用户数据的操作中，一个非常普遍的操作是使用相应的关键字检索出相应的用户文件，在这样一种操作中，可搜索的加密扮演了一个非常重要的角色。

第一个实用的可搜索加密方案是有Song等人提出来的，在他们的方案中数据拥有者将自己的数据进行加密，然后再将加密后的文件存储在一个服务器上，这个服务器是不能完全被信任的。当数据拥有者想要找出一个包含有某个指定关键字的文件的时候，他先将这个关键字进行加密，然后再将密文发送给服务器，这样以来服务器就不知道数据的拥有者想要搜索的是什么关键字了，服务器再将这个加密后的关键字和整个文件中的所有单词进行比较，最终找出相应的文件并且返回给数据拥有者。Song等人解决了对密文数据的搜索问题，但是他们的方案中指存在一个用户，这个用户发布关键字询问，并且从服务器处接收检索出来的文件。所以这个用户即是数据的拥有者，又是文件的接收者。Song的方案是在对称密钥加密的的环境下完成的。

第一个公钥环境下的可搜索加密方案是由Boneh等人在2004年提出来的。在Boneh的方案是以一种邮件的存储转发形式进行描述的，多个发送者给同一个接收者发送邮件，这些邮件被一个被称为邮件路由的服务器通过存储转发的方式发送给同一个接收者。所有邮件的内容都是使用邮件接收者的公钥进行加密的，使用的加密方案是普通的公钥加密方案。对于每一个发送给接收者的邮件，邮件的发送者都要选取若干个关键字，并且使用可搜索的公钥加密方案(PEKS，Public key encryption with keyword search)对这些关键字进行加密。当接收者想要检索一个包含有某个关键字的邮件的时候，接收者首先针对这个关键字生成一个陷门，然后将这个陷门发送给服务器，服务器将是有这个陷门在存储的关键字密文当中进行搜索，找出相应的关键字并且将关键字所在的文件返回给接收者。通过这种方式，服务器即能将包含有某个特定的关键字的邮件返回给接收者，接收者又可以保证服务器不知道自己想要搜索的关键字的内容是什么。这样就从一定程度上保护了接收者的邮件内容的隐私。我们将Boneh等人的这个场景看做是多个数据拥有者(即多个邮件发送者)和单个数据接收者(即邮件的接收者)的场景。拥有者将加密后的文件和相应的关键字密文保存在服务器上，接收者提出关键字的搜索请求，并且接受服务器搜索到的文件。

在Song和Boneh等人的工作的基础上，出现了具有不同功能的可搜索加密的方案。Colle等人首次提出了支持连接关键字的搜索。Boneh等人实现了密文上的连接搜索，子集搜索，以及范围搜索。Moataz等人实现了密文上的诸如合取、析取、求返等布尔操作。Li等人首次提出了密文上的模糊的关键字搜索，他们的方案支持用户在发出搜索请求时候的关键字的拼写错误等。Wang等人根据被检索的关键字和返回的文件之间的关系的紧密程度实现了对搜索结果的排序。Rhee等人首次从语义安全的角度形式化了关键字陷门的安全。所有这些工作都是从扩展可搜索加密的功能方面展开的。然而，在实际应用中，不同的应用场景下的相关研究也是非常重要的，我们现在就给出以下的假设。