廣義保序加密研究.pdf

1、近年來，隨著云計算和云存儲技術的高速發(fā)展與廣泛運用，云計算和云存儲中的安全問題越來越引起用戶的重視。為了保護數(shù)據(jù)的隱私性，有必要對數(shù)據(jù)進行加密，但傳統(tǒng)加密會阻礙數(shù)據(jù)的有效使用，因此在云存儲的場景下，需要使用可搜索加密?？伤阉骷用苁遣恍枰饷芫涂梢栽诿芪纳纤阉鞯募用芊椒?，而保序加密是其中的關鍵技術之一，可以解決在密文上進行區(qū)間查詢的問題。
　　保序加密的密文保留了與明文相同的序關系，因而在密文上執(zhí)行區(qū)間查詢有與明文相同的查詢速度。但

2、同時，保序加密也存在缺陷與不足。一對一保序加密的密文會泄露明文的序關系，因而安全性不足，容易遭受攻擊。一對多保序加密將同一個明文映射到不同的密文，為了保證安全性，每一個明文對應的密文區(qū)間需要足夠大，會造成嚴重的密文擴張。同時，保序加密用于多維數(shù)據(jù)時，除了序關系之外，還會額外泄露不同維度數(shù)據(jù)之間的相關性。針對以上問題，本文提出并研究了廣義保序加密算法。廣義保序加密算法在保持保序加密高查詢速度的同時，對保序加密進行了改進，以提高其他方面的性

3、能。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新成果如下:
　　1.針對一對一保序加密的安全性問題，提出了一種一對一廣義保序加密算法——p概率保序加密。p概率保序加密是一對一保序加密的一種擴展算法，其密文以概率p保持序關系，以提高安全性。通過對保序概率p與安全性、精度之間的關系進行理論分析，得到了安全性與精度間的制約關系。模擬實驗驗證了理論分析的結果以及該算法的性能。理論分析和實驗結果表明，當增大保序概率p時，查詢精度提升，但安全性會下降;當

4、減小保序概率p時，安全性增加，但精度會降低。通過動態(tài)調節(jié)p，該算法可以在安全性和精度之間達到一個折中。
　　2.針對一對多保序加密的密文擴張問題，提出了一種一對多廣義保序加密算法——半保序加密。半保序加密將不同的明文映射到重疊的密文區(qū)間來抑制密文擴張。對于半保序加密的性能，可以采用安全性、精度、密文擴張這三個指標來刻畫。通過對半保序度與安全性、精度、密文擴張之間的關系進行理論分析，得到了安全性、精度、密文擴張這三者間的制約關系。模

5、擬實驗驗證了理論分析的結果以及該算法的性能。理論分析和實驗結果表明，當增大半保序度時，密文擴張會得到抑制，同時安全性提高，查詢精度下降;當減小半保序度時，查詢精度提高，但同時密文擴張增加，安全性降低。通過動態(tài)調節(jié)半保序度，該算法可以在安全性、精度、密文擴張之間達到一個折中。
　　3.針對保序加密應用于多維數(shù)據(jù)時泄露不同維數(shù)據(jù)之間相關性的問題，提出了一種用于多維數(shù)據(jù)的廣義保序加密算法。首先對保序加密應用于多維數(shù)據(jù)時的場景進行了分析，