[发明专利]混合云存储中支持结果高效排序的对称可搜索加密方法

摘要

一种混合云存储系统中支持结果高效排序的对称可搜索加密方法，基于数据所有方、数据检索方、私有云平台、公有云平台的混合云存储系统，包括设计文档预处理、安全外处理包、文档安全存储、安全查询处理、排序密文检索步骤，实现海量文档集安全外包与高效检索的有机统一。本发明的双层安全索引的构建服务于密文检索的高效排序，并能够支持动态索引的增、删、查、改操作；数据用户的检索历史与检索兴趣作为密文搜索排序的“主观特征”参与检索结果的排序计算；通过在文档预处理步骤中增加文档唯一性检验步骤，实现数据重复性删冗机制，确保数据所有方文档集外包的高效性，为提高公有云的存储空间利用率提供技术支持。

主权项

一种混合云存储系统中支持结果高效排序的对称可搜索加密方法，包括如下步骤：文档预处理步骤S110：数据所有方执行文档预处理操作生成外包文档集，对外包文档集中的每一份文档按序进行中文分词，词项正确性判断，位置信息提取，文档编号，文档词项的词频计算，最后生成表征外包文档集的特殊关键词集；安全外包处理步骤S120:通过外包文档集析出的特殊关键词集，确定文档集对应的安全索引中的词项，计算词项陷门值，计算词项在文档集中的逆文档频率后，确定词项在此文档中的排名值，构建双层安全索引——第一层安全索引为文档集安全倒排索引，第二层安全索引为每份文档的Bloom Filter索引，最后将外包文档集与双层安全索引关联输出；安全存储步骤S130：外包文档集安全加密，输出密文文档集，在与双层安全索引有效关联后，数据所有方将加密文档集/双层安全索引托管存储在公有云平台中，公有云平台返回安全存储凭证，外包操作完毕；安全查询处理步骤S140：将数据检索方的查询语句作为输入，在数据所有方共享密钥控制下，进行查询词项陷门值计算操作，并通过查询词项的属性分析，扩展查询词项集，最终输出扩展化查询陷门集；排序检索步骤S150：将扩展化查询词项陷门集与外包文档集的双层安全索引作为输入，在公有云平台的双层安全索引上执行密文搜索操作，得到包含查询词项陷门值的加密文档集，在充分考虑到词项分数权重值、位置权重值、属性权重值基础之上，输出按照相关度从高至低的密文搜索结果列表，在本地解密后，可对数据做进一步使用；其中，安全外包处理步骤S120包括如下子步骤:词项陷门值计算：特殊关键词集W＝(W1,W2,W3,…Wn)作为输入，在安全密钥K＝(k1,k2,k3…kn)控制下，由单向陷门计算函数f(x)运算后输出词项的陷门值Trpdr(Wi)＝f(Wi)；词项逆文档频率计算：计算特殊关键词集中每一词项Wi在外包文档集D＝(D1,D2,D3…Dm)中的逆文档频率，具体来说，即按照公式计算数值：其中，为外包文档集中文档总数，为包含词项Wi的文档总数；词项TF×IDF值计算：将特殊关键词Wi在文档Dj中的词频TF值与文档集中的逆文档频率IDF值做乘积运算，得到该词项的分数权重值；双层安全索引构建：对于特殊关键词集中的每一词项Wi，建立第一层倒排索引，其中倒排列表中的每一项内容是表征对应文档特征的信息，由两部分内容组成，分别是对应项文档编号IDi以及词项的分数权重值Score(Wi,Dj)；第二层索引为文档Bloom Filter索引，使用计数型Bloom Filter完成文档Dj中具备位置信息权重关键词的文档索引构建操作；双层索引内容分别在保序加密函数与伪随机函数处理下实现双层安全索引的具体构建；安全索引输出：双层索引经加密处理后，输出双层安全索引，用于外包文档集的高效检索；索引/文档关联输出：建立双层安全索引与外包文档集之间的对应关系，即实现安全索引中文档编号与外包文档的一一映射关系，输出关联于外包文档的双层安全索引。