一種支持物理刪除的動態(tài)可搜索對稱加密方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于密碼學和云存儲技術領域，更具體地，設及一種支持物理刪除的動態(tài) 可捜索對稱加密方法。
【背景技術】
[0002] 隨著云計算概念的興起和普及，云存儲技術的應用也越來越廣泛。云存儲是在云 計算概念上衍生發(fā)展出來的一個新的概念，簡單來說，就是將存儲資源放到云上供用戶存 取的一種新興方案；用戶可W在任何時間、任何地點，通過任何可連網(wǎng)的設備連接到云存儲 服務器上方便地存取數(shù)據(jù)。
[0003] 雖然云存儲技術為用戶節(jié)省了大量的存儲空間，提供了方便的數(shù)據(jù)存取服務，但 是由此帶來的數(shù)據(jù)安全問題也是不可小視的。尤其當數(shù)據(jù)設及到用戶機密文件或者隱私數(shù) 據(jù)時，一旦該些數(shù)據(jù)存放于云端，而云端有可能因為自身原因或者外部因素造成數(shù)據(jù)隱私 泄漏，該種情況無論對用戶還是對云存儲服務提供商都可能造成重大損失。
[0004] 現(xiàn)有的一種解決方案是運用密碼學領域的對稱加密技術，將用戶的敏感數(shù)據(jù)經(jīng)加 密處理后再存放于云端。數(shù)據(jù)發(fā)送方將明文（即原始數(shù)據(jù)）和加密密鑰一起經(jīng)過特殊加密 算法處理后，使其變成復雜的加密密文發(fā)送出去。數(shù)據(jù)接收方收到密文后，若想解讀明文， 則需要使用加密用過的密鑰及相同算法的逆算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明 文。在對稱加密算法中，使用的密鑰只有一個，發(fā)送接收雙方都使用同一密鑰對數(shù)據(jù)進行加 密和解密。
[0005] 將數(shù)據(jù)經(jīng)過對稱加密技術處理后再存放于云端可W有效的降低用戶隱私數(shù)據(jù)泄 露的風險，然而，該也帶來了新的問題；密文數(shù)據(jù)存取問題，主要包括如何在密文數(shù)據(jù)庫中 進行高效的密文檢索（即將用戶想要的密文數(shù)據(jù)準確的返回），W及如何在保證密文數(shù)據(jù) 隱私安全的前提下進行動態(tài)更新（即可捜索密文的增加和刪除）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術的W上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供一種支持物理刪除的動態(tài)可捜 索對稱加密方法，解決了現(xiàn)有云存儲服務存在的隱私數(shù)據(jù)安全問題、高效密文檢索問題W 及可捜索密文動態(tài)更新問題。
[0007] 本發(fā)明提供一種支持物理刪除的動態(tài)可捜索對稱加密方法，包括W下步驟：
[000引步驟1定義系統(tǒng)初始化參數(shù)和算法結(jié)構，為關鍵字WGW生成關于文件idGID的 可捜索密文（L，，DJ，其中W為關鍵字集合，ID為文件集合，為文件id建立關于關鍵字W的 可捜索密文（LwDj，為文件關鍵字對（id，w)建立可捜索密文（Lid,，，Dw,，)，保留關鍵字W 和文件id的私有狀態(tài)，加密待上傳文件，并將加密后的密文文件和由各可捜索密文生成的 索引上傳至云端；
[0009] 步驟2根據(jù)待捜索關鍵字W生成捜索限口ST，并將其上傳至云端，云端根據(jù)所述 捜索限口ST，完成可捜索密文索引的捜索，并將邏輯刪除標志位為1的密文進行物理刪除， 將邏輯刪除標志位為0的的密文返回給用戶；
[0010] 步驟3根據(jù)待上傳的文件和關鍵字對（id,W)獲取對應的私有狀態(tài)，為關鍵字W建 立關于文件id的可捜索密文，為文件id建立關于關鍵字W的可捜索密文，為文件關鍵字對 (id,W)建立可捜索密文，更新關鍵字W和文件id的私有狀態(tài)，加密待上傳文件，將加密后 的密文文件和可捜索密文上傳至云端；
[0011] 步驟4根據(jù)待刪除文件id生成刪除限口DT，，并將其上傳至云端，云端根據(jù)所述刪 除限口DT，邏輯刪除文件id對應的關鍵字W的可捜索密文，并物理刪除文件id和關鍵字W 對（id,W)對應的可捜索密文。
[0012] 總體而言，通過本發(fā)明所構思的W上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有W下有益效 果：
[0013] (1)安全性的提高：本發(fā)明引入了私有狀態(tài)，每次插入無需改變已有鏈式結(jié)構，只 需本地取回私有狀態(tài)加密完成后上傳至云端即可，刪除時先做邏輯刪除，在密文狀態(tài)下將 邏輯刪除位置為1，也無需更改原有可捜索密文的結(jié)構，安全性較現(xiàn)有方案有了極大提高；
[0014] (2)實用性的提高：在保證安全性的前提下本發(fā)明可W-定程度做到物理刪除， 現(xiàn)有方案在保證安全性的前提下只能做到邏輯刪除，該在實際應用中是無法接受的，如果 可捜索密文只增加不刪除，會造成極大的存儲空間浪費，本發(fā)明采用先邏輯刪除保護可捜 索密文結(jié)構，在捜索的時候完成物理刪除減少存儲空間的消耗，極大的增加了可捜索加密 方案的實用性；
[0015] (3)可擴展性；根據(jù)實際情況的需要，可W將現(xiàn)有方案擴展實現(xiàn)單關鍵字的動態(tài) 更新功能（即動態(tài)修改已有文件對應的關鍵字），W及實現(xiàn)并行化捜索。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明支持物理刪除的動態(tài)可捜索對稱加密方法的應用環(huán)境示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明支持物理刪除的動態(tài)可捜索對稱加密方法的流程圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明支持物理刪除的動態(tài)可捜索對稱加密方法的初始化流程圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明支持物理刪除的動態(tài)可捜索對稱加密方法的捜索流程圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明支持物理刪除的動態(tài)可捜索對稱加密方法的文件添加流程圖；
[0021] 圖6為本發(fā)明支持物理刪除的動態(tài)可捜索對稱加密方法的文件刪除流程圖。
【具體實施方式】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所設及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可W相互組合。
[0023] 圖1所示為本發(fā)明支持物理刪除的動態(tài)可捜索對稱加密方法的應用環(huán)境示意圖。 本發(fā)明應用于云存儲環(huán)境，客戶端只需根據(jù)不同操作生成對應的操作限口并上傳至云存儲 服務器，云存儲服務器根據(jù)不同限口在密文數(shù)據(jù)庫中完成對應操作，具體可包括：
[0024] 捜索請求；用戶根據(jù)待捜索關鍵字生成捜索限口并上傳至云存儲服務器；
[0025] 結(jié)果返回；云存儲服務器根據(jù)捜索限口完成可捜索密文的捜索并將符合捜索限口 的密文文件返回給用戶；
[0026] 添加請求；用戶根據(jù)待添加文件及其包含的關鍵字生成可捜索密文上傳至云存儲 服務器，云端執(zhí)行可捜索密文動態(tài)更新，存儲密文文件；
[0027] 刪除請求：用戶根據(jù)待刪除文件生成刪除限口并上傳至云存儲服務器，云端執(zhí)行 可捜索密文動態(tài)更新，刪除密文文件。
[002引圖2所示為本發(fā)明支持物理刪除的動態(tài)可捜索對稱加密方法的流程圖，主要包括W下步驟：
[0029] 步驟1系統(tǒng)初始化，圖3所示為本發(fā)明支持物理刪除的動態(tài)可捜索對稱加密方法 的初始化流程圖，具體包括W下子步驟：
[0030] (1-1)初始化系統(tǒng)參數(shù)，包括W下子步驟：
[0031] (1-1-1)初始化系統(tǒng)安全參數(shù)；kGN，N為正整數(shù)，表示系統(tǒng)安全參數(shù)理論上可 W取任何值，值越大安全性越高，但是開銷也越大，實際應用中會根據(jù)安全性的需要和系 統(tǒng)的開銷來綜合選定1^的值大小；并根據(jù)安全參數(shù)初始化用戶私鑰化1，k2) ;ki^ {0,1}k， {0,1}N
[0032] (1-1-2)初始化系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)結(jié)構和函數(shù)：
[0033] 帶密鑰的偽隨機函數(shù)F;通過確定算法生成隨機數(shù)的函數(shù)，定義如下：
[0034] F;{0，l}kx{0，1}*一 {0，1}k;
[0035] 哈希函數(shù)H和G;將任意長度的輸入通過散列算法變成固定長度的輸出，哈希函數(shù) H和G定義如下；
[0036] H;{oar-{oa}2w;
[0037] G:{0，ir^{0，l}3w;
[003引 初始化鏈表；T"=Null、Tf=Null、Tp=Null、Tf,w=Null,其中；
[0039] T"用于保存初始化過程關鍵字wGW的可捜索密文；
[0040] Tp用于保存初始化過程文件idGID的可捜索密文；
[0041] Tp用于保存初始化過程關鍵字WGW和文件idGID的私有狀態(tài)；
[0042] 用于保存初始化過程文件關鍵字對（WGW，idGID)的可捜索密文；
[0043] W為關鍵字的標識符，W為關鍵字集合；id為文件表示符，ID為文件集合；
[0044] 初始化數(shù)據(jù)字典；一種特殊的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構，W鏈表T、數(shù)據(jù)組（1，d)為輸入，1在 鏈表中表示為數(shù)據(jù)d的標簽，根據(jù)標簽1可W獲取數(shù)據(jù)d，數(shù)據(jù)字典D的算法可W定義如下：
[0045] 創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典：化eat(T);
[0046] 獲取數(shù)據(jù)字典的數(shù)據(jù)值；Get值，1);
[0047] 插入新的值；Insert值，（1，d));
[0048] 刪除數(shù)據(jù)；Remove值，1);
[0049] 更新數(shù)據(jù)；Update值，（1，d));
[0化0] (1-1-3)為待上傳文件idGID關