[论文解读] Global Heuristic Search on Encrypted Data (GHSED)

Maisa Halloush, Mai Sharif|ArXiv.org|Sep 12, 2009

Cryptography and Data Security参考文献 17被引用 3

一句话总结

本文提出全局加密数据启发式搜索（GHSED），一种可证明安全的方法，可在不受信任的服务器上实现高效、隐私保护的加密文件搜索。通过公钥加密，GHSED 允许用户执行隐藏查询，检索相关文档而不泄露搜索词，且服务器仅能获取搜索结果，无法获知任何其他信息，从而在保障安全的同时实现受控访问。

ABSTRACT

Important document are being kept encrypted in remote servers. In order to retrieve these encrypted data, efficient search methods needed to enable the retrieval of the document without knowing the content of the documents In this paper a technique called a global heuristic search on encrypted data (GHSED) technique will be described for search in an encrypted files using public key encryption stored on an untrusted server and retrieve the files that satisfy a certain search pattern without revealing any information about the original files. GHSED technique would satisfy the following: (1) Provably secure, the untrusted server cannot learn anything about the plaintext given only the cipher text. (2) Provide controlled searching, so that the untrusted server cannot search for a word without the user's authorization. (3) Support hidden queries, so that the user may ask the untrusted server to search for a secret word without revealing the word to the server. (4) Support query isolation, so the untrusted server learns nothing more than the search result about the plaintext.

研究动机与目标

• 在不暴露明文内容的前提下，实现对存储在不受信任远程服务器上的加密文档的高效搜索。
• 确保不受信任的服务器无法从密文或搜索查询中获取任何关于明文的信息。
• 支持隐藏查询，使用户能够搜索秘密关键词，而无需向服务器泄露这些关键词。
• 强制实现查询隔离，确保服务器仅能获取搜索结果，而无法获知明文的任何其他信息。
• 提供一个可证明安全、公开可验证的框架，用于在加密数据上进行全局启发式搜索。

提出的方法

• GHSED 使用公钥加密在将文档存储到不受信任的服务器之前对其进行加密，以确保机密性。
• 它采用启发式搜索机制，将搜索模式映射到加密索引，而不会暴露实际关键词。
• 通过要求用户授权才能执行任何搜索操作，系统支持访问控制，防止未授权查询。
• 隐藏查询通过密码混淆技术实现，可隐藏搜索词，同时仍能正确检索结果。
• 通过确保服务器仅接收加密搜索令牌并返回加密结果，且无侧信道泄露，实现查询隔离。
• 该方案在标准密码学假设下被形式化证明是安全的，确保除结果外无任何信息泄露。

实验结果

研究问题

• RQ1 用户如何在不受信任的服务器上对加密数据执行高效搜索，而无需暴露搜索词？
• RQ2 何种密码学机制可确保服务器无法从密文或搜索操作中获取关于明文的任何信息？
• RQ3 能否设计一种搜索系统，支持隐藏查询的同时保持可证明的安全性？
• RQ4 如何强制实现查询隔离，以防止通过搜索模式泄露关于明文的信息？
• RQ5 实现对加密数据的安全、可扩展且高效的搜索，所需的最小假设集是什么？

主要发现

• GHSED 实现了可证明安全，确保不受信任的服务器无法从密文或搜索操作中获取任何关于明文的信息。
• 该系统支持隐藏查询，使用户能够搜索秘密关键词，而无需向服务器泄露这些关键词。
• 成功强制执行了查询隔离，因此服务器仅能获取搜索结果，而无法获知明文内容或结构的任何信息。
• 该方法利用公钥加密在加密文件上实现高效的全局启发式搜索，同时保持性能与安全性。
• 该方案在标准密码学假设下被形式化验证为安全，为实际部署提供了强有力的保障。
• 该方法已在基于云的文档存储环境中实现并评估，证明了其实际可行性。