云存儲中指定位置的多個關(guān)鍵詞可搜索的加密方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信息安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種云存儲中指定位置的多個關(guān)鍵詞可 搜索的加密方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 云計算作為一種新的計算模型，能夠提供成本較低、可擴(kuò)展的各種先進(jìn)的計算服 務(wù)，為了節(jié)省存儲及管理數(shù)據(jù)的代價，企業(yè)和個人可以將數(shù)據(jù)外包到云存儲服務(wù)器。云存 儲服務(wù)提供的數(shù)據(jù)具有可用性和可靠性等優(yōu)勢，但是其也有一個很明顯的缺點，即數(shù)據(jù)不 在用戶的管理及控制之下，那么如何維護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性便成為用戶迫切關(guān)注的問 題。
[0003] 雖然企業(yè)相信云存儲服務(wù)提供商（Cloud Storage Service Provider, CSSP)的可 靠性、可用性、容錯性等，但是人們無法確信CSSP不將托管的數(shù)據(jù)用于其他目的；同樣對于 個人用戶而言，他們希望自己的數(shù)據(jù)只能由自己或指定的人訪問而不能被CSSP訪問。這將 導(dǎo)致兩方面的問題：一方面，從用戶的角度看，他們無法找到讓他們完全可信的CSSP來存 儲和管理他們的數(shù)據(jù)；另一方面從CSSP的角度看，在沒有解決上述問題的情況下將會丟失 大量的客戶。因此，數(shù)據(jù)的機(jī)密性及完整性將阻礙云存儲的推廣及使用。
[0004] 鑒于以上的實際問題，云存儲中數(shù)據(jù)必須在傳輸?shù)紺SSP之前，由用戶自己加密， 并且也只能由用戶自己進(jìn)行解密，這樣將會減輕用戶數(shù)據(jù)泄漏的危險。但這將引入一個新 的問題，如用戶需要包含某個關(guān)鍵字的文檔，那么用戶是否能很快的獲得他們想要的數(shù)據(jù) 并保證數(shù)據(jù)對CSSP的機(jī)密性？

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種云存儲中指定位置的多個關(guān)鍵詞可搜索的加密方法，解 決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的云存儲數(shù)據(jù)加密后不能實現(xiàn)關(guān)鍵詞檢索的問題。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，云存儲中指定位置的多個關(guān)鍵詞可搜索的加密方 法，具體按照以下步驟實施：
[0007] 步驟1、系統(tǒng)參數(shù)初始化；
[0008] 步驟2、添加用戶；
[0009] 步驟3、文件擁有者對文件加密和安全索引生成；
[0010] 步驟4、服務(wù)器對索引重加密；
[0011] 步驟5、用戶關(guān)于關(guān)鍵詞搜索令牌的生成；
[0012] 步驟6、云存儲服務(wù)器關(guān)于密文關(guān)鍵詞的搜索；
[0013] 步驟7、用戶關(guān)于密文的解密；
[0014] 步驟8、撤銷用戶。
[0015] 本發(fā)明的特點還在于，
[0016] 步驟1具體按照以下步驟實施：
[0017] 步驟（I. I)、由文件加密者Ent輸入安全參數(shù)k，輸出兩個階為素數(shù)q的乘法循環(huán) 群GjP G 2, G i的生成元，g 2為G 2的生成元；
[0018] 步驟（1. 2)、選擇雙線性映射心G1 X G1 - (Λ ;
[0019] 步驟（1.3)、隨機(jī)均勻地選擇X e Zq作為文件加密者Ent的主密鑰，記為 = .j其中 Zi.,=彳丨,2,…，?/-1]·.，記為 mskEnt= X，計算 h = gj;
[0020] 步驟（1.4)、選擇兩個偽隨機(jī)函數(shù).廣:.丨〇,1；^.丨〇,1丨.''4<和/':{〇，妒>^4<， 并任意選擇兩個隨機(jī)種子s'，s"eR{〇，i}k;
[0021] 步驟（1. 5)、選擇對稱加密算法 SKE = {SKE. Gen(Ik)，SKE. ENC(.)，SKE. DE(.)}，隨 機(jī)均勻地選擇一個加密密鑰ek - SKE. Gen(Ik); 「00221 擊 3磨（?D、 j 件加密者Ent公開系統(tǒng)參數(shù)為
保密系統(tǒng)私鑰為msk Ent= X、隨機(jī)種子 s'，8"￡1?{〇，1}1'以及文件加密密鑰4。
[0023] 步驟2具體按照以下步驟實施：
[0024] 步驟（2. 1)、輸入系統(tǒng)用戶管理者UM的主密鑰kUM= X和用戶身份u IDe U，輸出 用戶uID的密鑰和輔助密鑰
，這里
[0025] 步驟（2.2)、將(魂,,安全地發(fā)送給用戶uID，用戶uID保密
[0026] 步驟（2. 3)、將(〃〃,，（,,,,)安全地發(fā)送給Serv，Serv在其用戶列表U-ComK中加 入(uin'ComKu.:'}'〇.
[0027] 步驟3具體按照以下步驟實施：
[0028] 步驟（3. 1)、輸入用戶密鑰成w a Aw、加密密鑰ek、隨機(jī)種子^、文檔D1及其關(guān) 鍵詞列5
，隨機(jī)選擇r# RZq;
[0029] 步驟（3· 2)、計算和妒，V% e用，計算 ^ = 二(成嚴(yán)'、 1彡j彡i"，4
將發(fā)送給云服 務(wù)器Serv。
[0030] 步驟4具體按照以下步驟實施：
[0031] 步驟（4. 1)、服務(wù)器Serv執(zhí)行對< 中的索引I;的重加密，輸入用戶身份u ID和接 收到的廣，Serv根據(jù)uID在U-ComK中查找，:若無，則返回，否則重新計算< 中的C得索引：
[0032]
[0033] 步驟（4· 2)、將 C1= (Enc A(D1)，I1)存儲在 Serv 上。
[0034] 步驟5具體按照以下步驟實施：
[0035] 步驟（5. 1)、用戶uID執(zhí)行用來生成連接關(guān)鍵詞的搜索令牌，輸入成、s'、s"和 要檢索的關(guān)鍵詞位置K I1，…，IdSm及對應(yīng)的關(guān)鍵詞w' i，…，w' d，d是用戶搜索的關(guān) 鍵詞個數(shù)，隨機(jī)選擇隨機(jī)數(shù)纟為％ Zi)，按照下式計算：
[0036]
[0037] 一
[0038] T3= ?" (s"，12);
[0039] 步驟（5. 2)、將搜索令牌T = (uID，T1, T2, T3, I1，…，Id)發(fā)送給云存貯服務(wù)器Serv。
[0040] 步驟6具體按照以下步驟實施：
[0041] 步驟（6. 1)、云存貯服務(wù)器Serv執(zhí)行用于搜索加密文檔，輸入搜索令牌T = (uID，T1, T2, T3, I1，…，Id)及密文 Ci= (Enc ek(Di), Ii)，Serv 首先根據(jù) uID在 U-ComK 中查找 〃/?/<^)，若無，則返回，否則Serv初始化空集Ω ;
[0042] 步驟（6. 2)、對C1, 1彡i彡n，A =(力./,,.···，&)判斷如下等是否成立：
[0043]
[0044] 若成立，則Ω = Ω U {CJ，最后將搜索結(jié)果Ω發(fā)送給用戶uID，否則，該密文與關(guān) 鍵詞不匹配，繼續(xù)搜索下一個關(guān)鍵詞索引1 1+1，最后將搜索結(jié)果Ω發(fā)送給用戶UlD。
[0045] 步驟7具體為：
[0046] 用戶uID輸入對稱密鑰ek及接收到的Ω，對VCi e ?，計算Di= Dec ek (Ei)。
[0047] 步驟8具體為：
[0048] 用戶管理機(jī)構(gòu)UM輸入用戶身份uID，UM向云存貯服務(wù)器Serv發(fā)送撤銷用戶u ID的 命令，Serv執(zhí)行操作G'-Cb"# 〖，即云存儲服務(wù)器CSS刪除用戶 Uid注冊項！
即成。
[0049] 本發(fā)明的有益效果是，云存儲中指定位置的多個關(guān)鍵詞可搜索的加密方法，數(shù)據(jù) 用戶可以將自己的數(shù)據(jù)加密后，存放到云存儲服務(wù)器，需要時候，可以通過關(guān)鍵詞檢索令牌 檢索到需要的密文數(shù)據(jù)，然后下載解密。同時，云存儲服務(wù)器并不知道用戶檢索的關(guān)鍵詞， 確保用戶的數(shù)據(jù)信息隱私性。通過與現(xiàn)有方案相比較，本發(fā)明方法在通信和計算代價，即搜 索陷門大小、關(guān)鍵詞加密和搜索的速度等方面的綜合效率得到提高，同時本發(fā)明是適合多 用戶環(huán)境的，是指可以增加和撤銷用戶，用戶增加可以通過算法Enroll (kUM，uID)實現(xiàn)，用戶 的撤銷可以通過算法RevokeUser (uID)實現(xiàn)。
【具體實施方式】
[0050] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0051 ] 本發(fā)明云存儲中指定位置的多個關(guān)鍵詞可搜索的加密方法，具體按照以下步驟實 施：
[0052] 步驟1、系統(tǒng)參數(shù)初始化：
[0053] 具體按照以下步驟實施：
[0054] 步驟（I. 1)、由文件加密者Ent輸入安全參數(shù)k，輸出兩個階為素數(shù)q的乘法循環(huán) 群GjP G 2, G i的生成元，g 2為G 2的生成元；
[0055] 步驟（1. 2)、選擇雙線性映射?: G丨XG1 G2;
[0056] 步驟（1.3)、隨機(jī)均勻地選擇X e Zq作為文件加密者Ent的主密鑰，記為
i己為mskEnt= X，i十算h = g廣；
[0057] 步驟（1.4)、選擇兩個偽隨機(jī)函數(shù).廣：{〇,If xRir 和尸：RljiXZj-Z； s 并任意選擇兩個隨機(jī)種子s'，s"eR{〇，l}k;
[0058] 步驟（I. 5)、選擇對稱加密算法 SKE = {SKE. Gen (Ik)，SKE. ENC (·)，SKE. DE (·)}，隨 機(jī)均勻地選擇一個加密密鑰ek - SKE. Gen(Ik);
rnnFiQl 來藤（? R) _ f 杜加密者Ent公開系統(tǒng)參數(shù)為 保密系統(tǒng)私鑰為msk Ent= X、隨機(jī)種子 s'，8"￡1?{〇，1}1'以及文件加密密鑰4。
[0060] 步驟2、添加用戶：
[0061] 具體按照以下步驟實施：
[0062] 步驟（2. 1)、輸入系統(tǒng)用戶管理者UM的主密鑰kUM= X和用戶身份u IDe U，輸出 用戶Uid的密鑰和輔助密鑰
，這里
[0063] 步驟（2.2)、將乂/)安全地發(fā)送給用戶uID，用戶uID保密（6\ ;),足〇");.
[0064] 步驟（2. 3)、將安全地發(fā)送給Serv，Serv在其用戶列表U-ComK中加 入(""X }。
[0065] 步驟3、文件擁有者對文件加密和安全索引生成：
[0066] 具體按照以下步驟實施：
[0067] 步驟（3. 1)、輸入用戶密鑰減=?,、加密密鑰ek、隨機(jī)種子V、文檔D1及其關(guān) 鍵詞列表