区块链中基于可搜索加密的隐私保护和公平性研究

伴随着大数据和云计算技术的快速发展,数据量随之增大,这种趋势给资源受限用户带来巨大挑战。为降低存储负载,用户常会将文件上传到云服务器。然而,文件中可能包含敏感数据,很多用户会在外包数据前执行加密操作,生成大量密文,但密文过多不利于检索和解密。由于可搜索加密技术允许用户在密文中进行搜索,近年来得到广泛应用,提供便利的同时也带来一些隐患。首先,原始的可搜索加密在实际应用中存在交易不公平性:用户需要先支付服务费,才能获得搜索结果。当服务器返回错误结果时,用户不但无法获取数据,还将在本次交易中损失全部服务费。此外,数据拥有者可能多次上传文件,静态的索引和令牌会在更新过程中暴露出更多信息,提高敌手攻击成功的概率。为解决上述问题,本文提出区块链中基于可搜索加密的隐私保护和公平性方案。做出的主要贡献如下:(1)针对恶意服务器返回错误结果或不完整搜索结果的问题,本文提出区块链中实现可搜索加密的交易公平性方案。该方案引入区块链系统,对服务器恶意行为能快速追踪定位,借助区块链实现自动验证。能查看结果是否满足正确性和完整性,达到抵抗恶意服务器的目的,避免为用户带来损失。还引入押金系统对恶意服务器进行惩罚,一旦发现服务器恶意行为,将扣留服务器支付的押金。区块链执行验证还可以有效减少用户的计算量,提升可搜索加密的安全性和公平性。(2)针对数据拥有者多次上传文件造成隐私泄露的问题,本文提出区块链中基于可搜索加密的隐私保护方案。该方案通过状态表查看关键词搜索历史,若关键词存在访问历史,则生成新的令牌,进而保证服务器每次收到的令牌都是不同的。即使多次搜索相同的关键词,服务器也会获得不同的令牌,因此找到新令牌与原文件之间的关系非常困难,新令牌不会暴露出关于旧文件的任何信息。该算法使系统具备前向安全性,提升系统的隐私保护能力。 （共57页)