支持密文查询的云数据库加密技术研究

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1、中图分类号：TP309.7论文编号：102871618-SZ030学科分类号：085212硕士学位论文支持密文查询的云数据库加密技术研究研究生姓名李东民专业类别工程硕士专业领域软件工程指导教师李静副教授南京航空航天大学研究生院计算机科学与技术学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofComputerScienceandTechnologyTheResearchofSearchableEncryptionTechnologyon

2、CloudDatabaseAThesisinSoftwareEngineeringbyLiDong-minAdvisedbyProf.LiJingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而

3、使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要云计算将多台服务器组成虚拟服务器对用户提供服务，可在节约成本的同时保证服务种类的多样性，是当前计算机领域的研究热点问题。云计算在提供近乎无限存储能力、强大的计算能力与经济效益的同时也存在诸多挑战，其中安全问题被认为是当前云计算所面临的最大挑战。由于云环境下服务器被认为是不可信任的，不具备获取秘钥的权限

4、，导致云服务器无法解析加密数据，限制云平台对数据的处理能力。本文针对上述问题，研究了可搜索加密算法，在保证用户隐私的同时允许云服务器对密文数据进行关系运算从而实现各种条件查询。为实现云环境下数据库系统密文查询，设计一种基于编码树的保序加密算法OPEBCT（order-preservingencryptionbasedoncodingtree），可根据密文在编码树中的查找路径生成保序密文。针对保序加密过程中密文可变性，设计了一种密文更新策略，在用户数据更新情况下快速进行密文更新，从而保证加密算法的高效性和可靠性。实验结果表明，基于编码树的保序加

5、密算法减少了客户端与服务器通信次数，显著提升保序密文生成效率。针对保序加密算法仅支持密文大小比较的局限性，引入同态加密算法以支持密文相加和相乘运算，并设计一种基于洋葱加密模型的组合加密方案。通过查询感知的可调节加密，满足不同查询场景下密文运算需求。实验结果表明，组合加密方案可生成多种功能性密文，并兼顾加密性能与密文安全性。在上述研究基础上利用Java语言开发数据库加密系统，并将此系统部署于云环境下。通过实验证明云端数据服务器使用加密系统后仍能够保证较高查询流量，满足实际应用环境的需求。本文所设计加密方案在保护数据同时支持云数据库各种复杂条件查

6、询功能，具有极强理论与实践价值。关键词：云计算、保序加密、同态加密、数据库加密、密文运算I支持密文查询的云数据库加密技术研究ABSTRACTCloudcomputingisamulti-servervirtualservertoprovideuserswithservices.Itcansavecostswhileensuringthediversityofservices,isthecurrentcomputerfieldofresearchissues.Ithasmanychallengeswhileprovidingalmostunli

7、mitedstoragecapacity,powerfulcomputingpowerandeconomicbenefits.Amongthem,thesecurityissuehasbecomethebiggestchallengefacingcloudcomputing.Astheserverinthecloudenvironmentisconsideredasanuntrustedserveranddoesn’thavetheprivilegetoobtainthesecretkey,thecloudservercan’toperate

8、theencrypteddataandlimitthedataprocessingcapabilityofthecloudplatform.Addressesthe