扩展盲化倒排索引表产生方法和设备、联合关键字搜索方法和设备技术

本发明专利技术提出了一种产生扩展盲化倒排索引表的设备，包括：键控行标识符产生器，用于针对倒排索引表的每一行，根据行标识符和第一密钥，产生第一和第二键控行标识符ＫＲＩＤ１和ＫＲＩＤ２；键控数据项标识符产生器，用于针对该行中的每一个数据项标识符，根据数据项标识符和第二密钥，产生键控数据项标识符ＫＦＮ；盲化文件信息项产生器，用于针对该行中的每一个数据项标识符，根据第三密钥、第一和第二键控行标识符ＫＲＩＤ１和ＫＲＩＤ２、键控数据项标识符ＫＦＮ以及生成子，产生盲化文件信息项；以及排列器，用于通过排列行标识符和盲化文件信息项，形成扩展盲化倒排索引表的一行。本发明专利技术还提出一种产生扩展盲化倒排索引表的方法。可选地，本发明专利技术还提出一种发布扩展盲化倒排索引表的联合关键字搜索权限的方法和设备以及在扩展盲化倒排索引表中执行联合搜索的方法和设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机通信网络安全领域，更具体地，涉及一种包括扩展盲化倒排索 引表(EBIT)的联合关键字搜索方法和设备。
技术介绍
数据存储外包是当前互联网上的一种趋势，即以全球存档服务来存储数据，而不 是使用自身的本地存储器来存储数据。现在，基于互联网的在线存档服务为其终端用户提 供大量的存储空间，其终端用户包括个人用户和企业。存在提供各种用户数据的存储的存 档服务。例如，Amazon Simple Storage Service (Amazon S3)(参考文献[1])提供了一种 网络服务接口，可用于存储和检索不限量的分类数据，以GB/月和数据传输量来计费。网络 上还存在提供特定数据类型的存储的其它存档服务，尤其是敏感数据类型，例如健康记录。 例如，Google Health (参考文献[2])和 Microsoft HealthVault (参考文献[3]) 二者均 提供个人健康信息综合服务，有助于其用户将分离的健康记录合并为一份综合的档案。尽管这些存档服务带来了便捷和易用的优点，但是它们也引起了对安全性的深度 担忧。尽管所有这些服务提供商都提出了适当的书面安全和隐私策略，并且采取一些信息 安全和系统安全措施来执行这些策略，但是，用户仅仅依赖于存档服务提供商来确保其数 据安全和隐私是危险的。无疑服务提供商可能会无法适当地执行它们的书面安全和隐私策 略。以存储客户的信用卡数据的企业为例。在2008年6月，BBC新闻报道了服装厂 Cotton Traders的多达3. 8万名客户的信用卡细目被盗(参考文献[4])。这种情况并不 少见，而且也不是最严重的事件。Securityfocus.com(参考文献[5])报道了在2005年7 月至2007年1月间，未知攻击者入侵TJX公司的计算机交易处理系统，盗取了至少4560万 张信用卡的数据。信用卡信息被认为至少与分类数据或健康记录同样敏感。因而，可以推断出，存储 信用卡信息的公司具有适当的书面安全和隐私策略并且应该运用了表面上有力的安全措 施来执行其策略。这些安全措施至少应该与用于保护分类数据或健康记录的安全措施一样 有力。由于信用卡信息被披露的多次报道，同时注意到大量用户数据的高价值，因此，没有 理由坚持认为存档服务提供商所存储的数据不会被盗和被暴露。无论如何，存在一种应对数据安全入侵的简单对策，即在输出敏感数据之前对其 加密。结果，即使存档服务受到危害，所暴露的也只是大量密文，攻击者无法从中获利。然 而，这种简单对策的代价是可用性。具体地说，难以搜索输出到外部的数据。例如，如果健 康记录的所有方对健康记录进行了加密，则允许授权用户搜索健康有关信息的Microsoft Live Search Health (Microsoft HealthVault的搜索组件)无法工作。(当然，我们假定 数据的所有方对其隐私充分关注，因此不会与Microsoft共享他们的解密密钥。)我们所关注的系统有三方，即数据所有方、服务器和搜索方。数据所有方对其数据8文件进行索引、对其数据文件进行加密并将索引和文件输出到服务器。服务器存储加密的 文件及其索引(索引表)，并提供对加密文件的搜索。搜索服务器的搜索方通常不是数据所 有方自己，但是，当然，搜索方也可以是数据所有方自己。为了能够搜索加密数据，搜索方需 要获得从数据所有方发出的搜索权限(SC)，并且搜索方需要将SC提交给服务器。服务器可 以通过将SC运用于索引来搜索加密数据。除了 SC之外，搜索方还需要获得数据所有方发 出的解密权限(DC)。在从服务器接收到搜索结果时，搜索方将使用DC来对搜索结果进行解 密，从而将数据文件恢复为明文。一些基本的安全要求包括1)服务器不知道搜索方查找什么，例如，如果搜索方正在搜索包含关键字“网络” 的文献，服务器应该不知道。2)搜索方无法根据经验伪造搜索权限，例如，如果搜索方曾经被发给了搜索包含 关键字“网络”的文献的SC，他应该不能够制造针对关键字“网”或“络”的Sc。这同样适用 于服务器，即使搜索方与服务器串通一气。3)解密权限与SC唯一关联，例如，如果SC允许搜索包含关键字“网络”的文献，DC 则仅能够对该特定SC的搜索结果进行解密。这同样适用于服务器，即使搜索方与服务器串 通，即，服务器也许对其所存储的所有加密文件尝试使用DC，但是除了 SC的搜索结果之外， 对于其他加密文件不会发生效力。除了上述安全要求之外，还有效率要求，例如SC的大小、索引的大小以及搜索所 花费的时间等。自从Song等人(参考文献[6])首次提出了关于如何有效地对加密数据进行关键 字搜索的问题以来，加密数据的搜索引起了广泛的关注。加密数据的搜索是不同领域的技术的融合，因而具有不同的分类标准。1)从加密技术角度看，在秘密密钥设置中和公共密钥设置中考虑关键字搜索的加 密，在秘密密钥设置中这被称为可搜索对称加密(SSE)(参考文献[6])，在公共密钥设置中 这被称为公共密钥加密搜索(PEKS)(参考文献[7])。然而，值得注意的是，通过使公共密钥 保密，任何PEKS方案都简单地在SSE设置中也行得通。2)从索引技术角度看，在正向索引设置中和倒排索引设置中考虑关键字索引的加 密，在正向索引设置中这被称为盲化正向索引表(BFT)，在倒排索引设置中这被称为盲化倒 排索引表(BIT)。3)从搜索权限角度看，在单个关键字搜索(SKS)和联合关键作搜索(CKS)中考虑 关键字搜索的加密。4)从搜索关键字角度看，在域特定关键字(DSK)和非限定域关键字(DH0中考虑 关键字搜索的加密。就我们所知，现有技术大多数符合SSE、BFT、SKS和DH(。也就是说，现有技术是秘 密密钥设置的、基于盲化正向索引表、利用非限定域关键字、仅能够单个关键字搜索。然而， 存在一些另外情况。参考文献[8]公开了秘密密钥设置(SSE)的方案，可以以非限定域关键字(DH0 实现盲化倒排索引表(BIT)的单关键字搜索(SKS)。注意，明文倒排索引表在处理联合关键字搜索方面非常有效。使用明文倒排索引表，仅仅需要针对每个关键字获取一组匹配文件，然后找到所有文件组的交集。例如，如果 文件F1和F2符合关键字KW1而文件F1和F3符合关键字KW2,则显然，KW1和KW2”下的联合 关键字搜索的结果得到文件Fl。具体地，图1和图2以两个阶段示出了参考文献[8]的详细过程，即索引阶段(图 1)和搜索阶段(图2)。参考图1和图2，数据所有方、搜索方和服务器的各个单元如下 密钼产牛单元1001产牛随机文件加密密钼。 盲化单元101以主秘密密钥、文件加密密钥、加密文件的文件名(EFN)和(明 文)倒排索引表作为输入，输出盲化倒排索引表(BIT)。 加密单元102以文件加密密钥和数据作为输入，输出加密数据(EF)。 权限发布单元201以秘密密钥和关键字作为输入，输出搜索权限(SC)和解密权 限(DC)。 单关键字匹配单元203以SC和BIT作为输入，输出包括BIT中匹配行的相应已 加密索引ef^的BIT匹配结果。BIT解密单元202以DC和BIT匹配结果作为输入，输出匹配EFN及其相应解密 密钥。EF获取单元204以匹配EFN作为输入，并从服务器中检索出EF。EF加密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生扩展盲化倒排索引表的设备，包括：键控行标识符产生器，用于针对倒排索引表的每一行，根据行标识符和第一密钥，产生第一和第二键控行标识符ＫＲＩＤ↓［１］和ＫＲＩＤ↓［２］；键控数据项标识符产生器，用于针对该行中的每一个数据项标识符，根据数据项标识符和第二密钥，产生键控数据项标识符ＫＦＮ；盲化文件信息项产生器，用于针对该行中的每一个数据项标识符，根据第三密钥、第一和第二键控行标识符ＫＲＩＤ１和ＫＲＩＤ２、键控数据项标识符ＫＦＮ以及生成子，产生盲化文件信息项；以及排列器，用于通过排列行标识符和盲化文件信息项，形成扩展盲化倒排索引表的一行。

【技术特征摘要】
一种产生扩展盲化倒排索引表的设备，包括键控行标识符产生器，用于针对倒排索引表的每一行，根据行标识符和第一密钥，产生第一和第二键控行标识符KRID1和KRID2；键控数据项标识符产生器，用于针对该行中的每一个数据项标识符，根据数据项标识符和第二密钥，产生键控数据项标识符KFN；盲化文件信息项产生器，用于针对该行中的每一个数据项标识符，根据第三密钥、第一和第二键控行标识符KRID1和KRID2、键控数据项标识符KFN以及生成子，产生盲化文件信息项；以及排列器，用于通过排列行标识符和盲化文件信息项，形成扩展盲化倒排索引表的一行。2.根据权利要求1所述的设备，还包括文件加密器，用于针对每一个数据项标识符，选择文件加密密钥，并利用所选的文件加 密密钥来对与每一个数据项标识符相对应的文件进行加密，以获得已加密文件数据。3.根据权利要求1所述的设备，还包括加密索引产生器，用于针对该行中的每一个数据项标识符，选择变换密钥，并通过用变 换密钥来对数据项标识符进行加密，来产生已加密索引；加密变换密钥产生器，用于针对该行中的每一个数据项标识符，选择一种子，根据行标 识符、第一密钥、第五密钥和该种子来产生中间密钥，并通过用该中间密钥来对变换密钥进 行加密，来产生已加密变换密钥；以及盲化索引产生器，用于针对该行中的每一个数据项标识符，根据该种子、第三密钥、行 标识符和第一密钥来产生盲化索引，其中扩展盲化倒排索引表中的对应项至少包括根据所述数据项标识符所产生的已加 密索引、已加密变换密钥、盲化文件信息项和盲化索引。4.根据权利要求3所述的设备，其中加密索引产生器还对已加密索引中的文件加密密钥进行加密。5.根据权利要求3所述的设备，还包括加密密钥产生器，用于根据行标识符和第四密钥来产生加密密钥，并且 其中加密索引产生器产生已加密索引还包括用加密密钥对变换密钥进行加密。6.根据权利要求1 5之一所述的设备，其中 将每一行的关键字用作该行的行标识符。7.根据权利要求1 5之一所述的设备，其中根据每一行的关键字和第四密钥来产生每一行的盲化关键字，并将盲化关键字用作该 行的行标识符。8.根据权利要求1 5之一所述的设备，其中数据项标识符具有加密的形式，被称为已加密数据项标识符，是根据文件加密密钥由 明文形式产生的。9.一种产生扩展盲化倒排索引表的方法，包括步骤针对倒排索引表的每一行，根据行标识符和第一密钥，产生第一和第二键控行标识符 KRID1 和 KRID2 ；针对该行中的每一个数据项标识符，根据数据项标识符和第二密钥，产生键控数据项标识符KFN ；根据第三密钥、第一和第二键控行标识符KRID1和KRID2、键控数据项标识符KFN以及 生成子，产生盲化文件信息项；以及通过排列行标识符和盲化文件信息项，形成扩展盲化倒排索引表的一行。10.根据权利要求9所述的方法，还包括步骤 针对每一个数据项标识符，选择文件加密密钥，其中利用所选的文件加密密钥来对与每一个数据项标识符相对应的文件进行加密，以 获得已加密文件数据。11.根据权利要求9所述的方法，还包括步骤 针对该行中的每一个数据项标识符，选择变换密钥；通过用变换密钥来对数据项标识符进行加密，来产生已加密索引； 选择一种子；根据行标识符、第一密钥、第五密钥和该种子来产生中间密钥； 通过用该中间密钥来对变换密钥进行加密，来产生已加密变换密钥；以及 根据该种子、第三密钥、行标识符和第一密钥来产生盲化索引， 其中扩展盲化倒排索引表中的对应项至少包括根据所述数据项标识符所产生的已加 密索引、已加密变换密钥、盲化文件信息项和盲化索引。12.根据权利要求11所述的方法，其中 文件加密密钥还被加密在已加密索引中。13.根据权利要求11所述的方法，还包括步骤 根据行标识符和第四密钥来产生加密密钥，并且其中产生已加密索引还包括用加密密钥对变换密钥进行加密。14.根据权利要求9 13之一所述的方法，其中 将每一行的关键字用作该行的行标识符。15.根据权利要求9 13之一所述的方法，其中根据每一行的关键字和第四密钥来产生每一行的盲化关键字，并将盲化关键字用作该 行的行标识符。16.根据权利要求9 13之一所述的方法，其中数据项标识符具有加密的形式，被称为已加密数据项标识符，是根据文件加密密钥由 明文形式产生的。17.一种发布扩展盲化倒排索引表的联合关键字搜索权限的设备，包括键控行标识符产生器，用于针对一组t个查询关键字，根据各个查询关键字和第一密 钥，产生与各个查询关键字一一对应的第一和第二键控行标识符KRID1和KRID2 ；以及联合关键字搜索权限产生器，用于针对该组t个查询关键字，选择一种子，并根据第三 密钥、所有产生的第一和第二键控行标识符KRID1和KRID2、种子和生成子，来产生联合关键 字搜索权限。18.根据权利要求17所述的设备，还包括盲化关键字产生器，用于在最开始，根据第四密钥和各个查询关键字，产生与各个查询关键字一一对应的t个盲化关键字，其中在键控行标识符产生器和联合关键字搜索权限产生器中，以所述t个盲化关键字 替换所述t个查询关键字。19.根据权利要求17所述的设备，其中扩展盲化倒排索引表中的项至少包括根据同一个数据项标识符而产生的已加密索引、 已加密变换密钥、盲化文件信息项和盲化索引。20.根据权利要求17所述的设备，还包括解密权限产生器，用于从该组t个查询关键字中选择一个查询关键字，根据第三密钥、 所有产生的第一键控行标识符KRID1、所选的一个查询关键字、第一密钥以及第五密钥，来 产生解密权限。21.根据权利要求17 20所述的设备，还包括查询表达式解析器，用于在最开始，将关键字的复杂查询表达式解析为由逻辑OR运算 符连接的一系列关键字AND子查询表达式，其中对于每个关键字AND子查询表达式，发布一个联合关键字搜索权限。22.—种发布扩展盲化倒排索引表的联合关键字搜索权限的方法，包括步骤 针对一组t个查询关键字，根据各个查询关键字和第一密钥，产生与各个查询关键字一一对应的第一和第二键控 行标识符KRID1和KRID2 ； 选择一种子；以及根据第三密钥、所有产生的第一和第二键控行标识符KRID1和KRID2、种子和生成子，来 产生联合关键字搜索权限。23.根据权利要求22所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾珂，福岛俊一，
申请(专利权)人：日电中国有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]