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密文全文检索系统的研究与实现

作　者: 郭利刚
导　师: 徐东平；姚寒冰
学　校: 武汉理工大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 密文检索全文检索倒排索引密文索引密钥管理
分类号: TP391.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 124次
引　用: 1次
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内容摘要

在涉密部门及一些敏感的商业部门,计算机应用系统中的数据信息都是以密文形式存放的,最大限度地保证了系统和数据信息的安全性。但是,如何从密文信息中快速而准确的检索出用户所需要的信息是非常困难的。全文检索技术和加密算法都已经得到飞速发展,并且已经有很好的商业产品出现,但是如何高效的检索这些加密的非结构化数据,已经成为一个亟待解决的难题。密文全文检索技术的出现解决了这个问题,它能够在信息资源加密存储的前提下,通过对其构建密文全文索引,提供高效安全的检索方法。目前,国内外在全文检索和密文数据库检索领域的研究已趋向于成熟,但是基于密文的全文检索领域尚待发展。密文全文检索的核心在于如何构建安全高效的密文索引文件,既能满足索引文件的安全性需求,又能满足索引文件的高效检索需求。针对这个问题,在对密文检索的关键技术和传统全文检索技术的研究基础上,对传统的倒排索引结构进行改造,构造出一种安全的密文全文索引结构。在密文全文索引结构中,为了保证索引文件的安全性,词条以密文形式存储,以抵抗语义分析攻击；同时,引进两级索引文件结构及其分块加密机制保证了效率和安全的平衡。索引文件中屏蔽了词条的位置和频率信息,以抵抗统计分析攻击。基于密文全文索引结构,设计了索引的构建、维护和检索机制。并对密文全文索引机制的性能进行了分析。通过对密文全文检索系统的加密机制进行研究,从加密层次、加密粒度、加密算法等三个发面出发设计了适合密文全文检索系统的密文全文索引的加密方案,并给出了相应的多级密钥管理策略。最后,在上述研究的基础上,设计并实现了一个密文全文检索系统原型。并详细介绍了系统的框架结构,核心处理流程以及核心功能模块的实现。对多用户环境下的系统扩展模式进行了研究。对密文索引的安全性进行了分析。并对密文全文检索系统原型进行了密文全文索引和检索的性能测试,验证其可行性以及效率和安全之间的平衡。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 国外研究现状  11-13
    1.2.2 国内研究现状  13
  1.3 研究的目的与意义  13-14
  1.4 论文的主要内容  14-16
    1.4.1 论文的章节组织  15-16
第2章密文检索关键技术研究  16-25
  2.1 线性密文检索  16-19
    2.1.1 基本模式  16-17
    2.1.2 控制检索模式  17
    2.1.3 隐藏检索模式  17-18
    2.1.4 最终模式  18-19
  2.2 Bloom Filter密文检索  19-21
    2.2.1 Bloom Filter概述  19-20
    2.2.2 基于Bloom Filter的密文检索  20-21
  2.3 基于密文索引的密文检索  21-22
  2.4 密文索引机制研究  22-24
    2.4.1 传统全文检索技术的索引机制介绍  22-23
    2.4.2 密文全文检索系统的密文索引研究  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章密文全文检索系统的索引结构设计  25-38
  3.1 密文全文倒排索引结构  25-31
    3.1.1 传统的倒排索引结构研究  25-26
    3.1.2 改进的密文倒排索引结构  26-29
    3.1.3 基于Lucene的密文全文索引  29-31
  3.2 密文全文索引的构建、维护及检索机制  31-37
    3.2.1 密文全文索引构建机制  31-32
    3.2.2 密文全文索引维护机制  32-33
    3.2.3 密文全文索引检索机制  33-34
    3.2.4 密文全文索引机制的性能分析  34-37
  3.3 本章小结  37-38
第4章密文全文检索系统的加密机制研究  38-47
  4.1 加密数据库的数据加密机制研究  38-41
    4.1.1 加密数据库的加密方案研究  38-40
    4.1.2 加密数据库的密钥管理策略  40-41
  4.2 密文全文索引的加密机制研究  41-46
    4.2.1 密文全文索引与加密数据库的加密机制比较  41-42
    4.2.2 密文全文索引的加密方案设计  42-44
    4.2.3 密文全文索引的密钥管理策略  44-46
  4.3 本章小结  46-47
第5章密文全文检索系统的设计与实现  47-60
  5.1 系统结构设计  47-49
    5.1.1 系统总体框架  47-48
    5.1.2 系统核心处理流程  48-49
  5.2 系统核心功能模块实现  49-53
    5.2.1 密文全文索引模块实现  49-51
    5.2.2 密文全文检索模块实现  51-52
    5.2.3 密钥管理模块实现  52-53
  5.3 系统多用户扩展模式  53-55
    5.3.1 多用户环境下的索引构建  53-54
    5.3.2 多用户环境下的密文检索  54
    5.3.3 多用户环境下的密钥管理  54
    5.3.4 多用户环境下的用户管理  54-55
  5.4 索引安全性分析  55-57
  5.5 系统性能测试  57-59
    5.5.1 密文索引文件膨胀率分析  57-58
    5.5.2 密文索引文件构建性能测试  58-59
    5.5.3 密文全文检索性能测试  59
  5.6 本章小结  59-60
第6章总结与展望  60-62
  6.1 论文总结  60-61
  6.2 研究展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间发表的论文情况  67

密文全文检索系统的研究与实现

内容摘要

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