基于加法同态加密的双向安全查询设计与实现

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1、万方数据指导小组成员名单周水庚教授章伟雄教授万方数据复旦大学硕士学位论文目录IIIlilHIIIIIHIIIIIIIIIIIIll摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．～Y2867003⋯⋯1万方数据复旦火学硕士学位论文2．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一24第三章安全性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯253．1组件的安全性证明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．253．2不经意索引遍历框架的安全性证明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．

2、273．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一28第四章性能优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯294．1可变长度GT—COT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．294．2共享加密⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯314．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一32第五章算法性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯335．1B+树搜索性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一345．2R树搜索性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯355．3优化技术的效率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～365．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4l第六章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一42参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．43硕士期间发表论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．47致{射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．48万方数据复旦火学硕士学位论文摘要随着大数据时代的来临，大量的数据查询服务应运而生，在查询过程中如何同时保护客户端的查询隐私和服务器的数据隐私已经成为一个新的研究课题。这个课题在实际中应用广泛，然而到目前为止大多数的研究成果都只考虑保护数据隐私或者查询隐私的其中⋯个方面，而没有同时考虑两个方面。尽管安全多方计算可以作为这个问题的一个解决方案，但是考虑到安全多方计算巨大的传输代价和计算代价，这个方案不能扩展到更大的数据集上。本文利用条件不经意传输和同态加密这两个密码学研究成果，结

5、合数据库索引技术，为以键值对存储的数据集提供保护双向隐私的查询框架。为了在键值对数据集中保护双向隐私，本文首先展示了不经意索引遍历框架。在查询过程中，该框架可以保证服务器不能追踪客户端索引遍历的路径，由此保护客户端的隐私，同时服务器只返回查询键对应的值，以此保护服务器数据的隐私。这个框架是比较通用的，通过加法同态加密算法能够支持很多不同的查询类型。基于这个框架，本文提出了在多层索引上针对经典键搜索查询的安全协议，并在B+树和R树上实现，同时分析了整个框架的安全性且做出了证明。最后，本文分析了不经意索引遍历框架的性能，同时加入一定的

6、优化，并做了详尽的实验。实验结果表明，在不同的参数设定下，整个框架的运行效率都是比较高的。关键词：双向隐私保护；不经意传输；同态加密；空间填充曲线中图分类号：TP311万方数据复旦大学硕士学位论文AbstractIntheinformationage，organizations，corporationsandindividualsownlargeamountsofdataandhavegreatdemandstoexchangedata．Withtheemergenceofserviceprovidersfordataquery,

7、queryprocessingthatpreservesboththequeryprivacyattheclientandthedataprivacyattheserverisanewresearchproblem．Thisproblemexistsinmanypracticalapplications．However,mostexistingstudiesfocusoneitherthedataprivacyorthequeryprivacyseparately．Althoughsecuremultipartycomputati

8、onisapropercomputingparadigmforthisproblem，ithassignificantcommunicationoverheadsandcomputationoverheads，thusunabletoscaleup