一种排序可验证的语义模糊可搜索加密方法
专利汇可以提供一种排序可验证的语义模糊可搜索加密方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种排序可验证的语义模糊可搜索加密方法,首先，引入相关度分数和域加权得分，获得了更加准确的索引结构。接着，基于WordNet词典集对查询关键词进行语义拓展，并综合语义相似度和加密分数，设计了双因子排序 算法 对搜索结果进行精确排序。最后，运用布隆 过滤器 和消息认证码，对关键词、索引、密文进行全面而有效的验证。本发明不仅实现了语义模糊搜索，并且能够对搜索结果进行排序，特别是在现有可验证方案验证结果精确性、完整性的 基础 上，补充了排序可验证功能。，下面是一种排序可验证的语义模糊可搜索加密方法专利的具体信息内容。
1.一种排序可验证的语义模糊可搜索加密方法，其特征在于：包括数据拥有者，授权用户和云服务器，包括以下步骤：
步骤S1：数据拥有者输入一个安全参数λ，生成文档加密密钥sk、单向哈希函数的密钥hk，保序加密函数的密钥ek；将密钥sk、hk发送给授权用户；
步骤S2：依次进行抽取关键词、计算相关度分数、计算域加权得分、创建倒排索引、加密倒排索引；
所述抽取关键词为：数据拥有者对文档集F＝(f1,f2,…,fm)抽取关键词，得到关键词集合W＝(w1,w2,…,wn)；
所述计算相关度分数为：引入tf-idf权值计算方法计算关键词相关度分数S:
其中，|f|表示文档f的长度，tft,f表示关键词t在某篇文档f中出现的频率；N表示所有文档数量，dft表示包含关键词t的文档数量；
所述计算域加权得分为：在不同域中的关键词通常具有不同的重要性，标题、摘要、正文中的关键词重要性依次递减；给定一系列文档，假定每篇文档有t个域，其对应权重系数分别是k1,…kt∈[0,1]，它们满足:
令si为查询关键词和文档的第i个域的匹配得分，其中，1和0分别表示匹配上和没匹配上，定义域加权评分为:
所述创建倒排索引为：为关键词wi∈W创建索引 其中，idj表示
包含wi的文档fj的标识符， 表示wi在fj中的相关度分数， 表示wi在fj中的域加权得分；
所述加密倒排索引为：为了保护相关度分数 与域加权得分 的隐私性，需要进行加密操作；引入密钥为ek的非线性保序加密函数OPE(·)，将 加密为 即
使 处于密文状态，云服务器仍然可以对其进行高效排序；为了保障关键词wi∈W的隐私安全，使用带密钥hk的哈希函数将其加密为h(wi)；因此，经过加密后的索引为最后，数据拥有者将索引集合 上传给
云服务器；
步骤S3：数据拥有者使用密钥为sk的对称加密算法 对文档集合F＝(f1,f2,…,fm)进行加密，得到密文集合C＝(c1,c2,…,cm)并上传给云服务器；
步骤S4：当授权用户搜索时，首先输入u个感兴趣的关键词Λ＝(q1,q2,…,qu)，基于WordNet创建语义拓展树，考虑关键词qi多词性多词义的情况，并且进行上义词、同义词、下义词的语义拓展；计算原单词qi和拓展词 之间的语义相似度 只选取最相关的前σ个拓展词，最后得到语义拓展集合Q＝(q1,q2,…,qu,α1,…,ασ)；将Q中的元素qi或αj统一表示为βz,即Q＝(β1,β2,…,βu+σ)，其中1≤i≤u，1≤j≤σ，1≤z≤u+σ；使用密钥hk生成陷门TQ＝(h(β1),h(β2),…,h(βu+σ))；最后，将TQ上传到云服务器；
步骤S5：依次进行遍历倒排索引与双因子排序；
所述遍历倒排索引为：云服务器接收到陷门TQ后，依次将h(βz)∈TQ与倒排索引中的h(wi)进行匹配；若h(βz)＝h(wi)，则找到对应的索引
所述双因子排序为：首先根据查询关键词h(βz)对应的语义相似度Zz由大到小的顺序，对h(βz)匹配到的索引Ii进行排序；再根据每个索引Ii中的加密分数 对文档标
识符idj进行排序；最后，根据idj返回top-k篇密文C'＝(c1,c2,…,ck)；
步骤S6：授权用户使用数据拥有者分发的密钥sk，将top-k篇密文C'＝(c1,c2,…,ck)解密，获得所需的明文；
还包括一验证过程，数据拥有者首先构造出验证信息，连同索引上传给云服务器；接着，用户提交陷门进行搜索，云服务器返回搜索结果以及相应验证信息；最后，用户在本地对搜索结果进行验证；具体包括以下步骤：
步骤S11：验证信息的准备：数据拥有者在构建完安全索引 后，为了能
让搜索用户快速检测搜索集合Q＝(β1,β2,…,βu+σ)中的查询关键词βz是否存在于关键词集合W＝(w1,w2,…,wn)中，其中1≤z≤u+σ，将所有密文关键词h(wi)插入布隆过滤器BLW中，并使用密钥为mk的函数Mac(·)计算消息认证码 另外，为了实现对安全
索引的验证，需要对安全索引计算消息认证码 为了实现对密文文档的验
证，还需要结合文档标识符集合ID＝(id1,id2,…,idm)，对密文文档集C＝(c1,c2,…,cm)中的每篇密文文档计算消息认证码，生成 将BLW、 以及所有
连同索引 密文集合C＝(c1,c2,…,cm)一起上传到云服务
器；
步骤S12：搜索过程：用户搜索后云服务器返回的内容包括：
布隆过滤器 以及
所有查询关键词h(βz)匹配到的安全索引 以及
在匹配到的安全索引 中，经过双因子排序后的idj所对应的所有密文文档集
以及
步骤S13：验证过程：依次验证索引中是否包含查询关键词、验证返回的索引是否正确且完整、验证返回的密文是否正确且完整。
2.根据权利要求1所述的一种排序可验证的语义模糊可搜索加密方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括以下步骤：
步骤S41：创建语义拓展树：给定关键词Λ＝(q1,q2,…,qu)，利用WordNet进行语义拓展；
步骤S42：进行语义相似度计算：
计算原单词和拓展词之间的语义相似度Z，只选取最相关的前σ个拓展词，得到语义拓展集合Q＝(q1,q2,…,qu,α1,…,ασ)；计算两个关键词之间的相似度分数：
其中,F(w)表示关键词w包含的特征集合，IC(S)表示特征集合S中包含的信息内容，其计算方法如下：
IC(S)＝-∑f∈Slog P(f)；
其中，P(f)是特征f的出现概率，通过计算含有特征f的关键词在语料库中的百分比，可以得到P(f)；当两个关键词有完全相同的特征时，它们的相似度分数为最大值1，而两个关键词没有任何相同的特征时，它们的相似度分数为0。
3.根据权利要求1所述的一种排序可验证的语义模糊可搜索加密方法，其特征在于：所述验证索引中是否包含查询关键词具体为：用户使用密钥mk对返回的布隆过滤器 计算若 则证明返回的 没有被篡改；通过 可
以快速检测查询关键词βz∈Q是否存在于关键词集合W＝(w1,w2,…,wn)中，其中1≤z≤u+σ，如果h(βz)属于 则βz∈W；令所有属于 的h(βz)构成的集合为TQ′。
4.根据权利要求1所述的一种排序可验证的语义模糊可搜索加密方法，其特征在于：所述验证返回的索引是否正确且完整具体为：首先，用户使用密钥mk对返回的安全索引计算得到 若所有 则证
明返回的 没有被篡改；然后，用户使用TQ′中的查询关键词h(βz)在返回的安全索引 中进行本地搜索；若每个查询关键词h(βz)都能在返回的 中找到对应相等的h(wi)，则说明云服务器返回的安全索引是完整的；最后，执行双因子排序算法，获得经过排序的文档标识符集FID＝(id1,id2,…,idy)。
5.根据权利要求1所述的一种排序可验证的语义模糊可搜索加密方法，其特征在于：所述验证返回的密文是否正确且完整具体为：用户获得了经过本地排序后的文档标识符集FID＝(id1,id2,…,idy)，也获得了经过云服务器排序后的密文文档集
使用密钥mk依照顺序计算 若x＝y且所有 则证明返回
的密文文档是完整且正确的，并且同时证明了经过云服务器排序后的密文文档的次序也是正确的，即实现了排序可验证。
一种排序可验证的语义模糊可搜索加密方法
技术领域
背景技术
发明内容
障关键词wi∈W的隐私安全，使用带密钥hk的哈希函数将其加密为h(wi)；因此，经过加密后的索引为 最后，数据拥有者将索引集合
上传给云服务器；
索引的验证，需要对安全索引计算消息认证码 为了实现对密文文档的验
证，还需要结合文档标识符集合ID＝(id1,id2,…,idm)，对密文文档集C＝(c1,c2,…,cm)中的每篇密文文档计算消息认证码，生成 将BLW、 以及所有
连同索引 密文集合C＝(c1,c2,…,cm)一起上传到云服务
器；
回的安全索引 中进行本地搜索；若每个查询关键词h(βz)都能在返回的 中找到对应相等的h(wi)，则说明云服务器返回的安全索引是完整的；最后，执行双因子排序算法，获得经过排序的文档标识符集FID＝(id1,id2,…,idy)。
序后的密文文档的次序也是正确的，即实现了排序可验证。
具体实施方式
用户的计算开销和带宽资源浪费。另外，为了保障关键词wi∈W的隐私安全，需要使用带密钥 h k的 哈 希函 数 将 其 加密 为 h (w i ) 。因 此 ，经 过 加 密 后的 索 引 为最后，数据拥有者将索引集合 上传给
云服务器。
相关的前σ个拓展词，最后得到语义拓展集合Q＝(q1,q2,…,qu,α1,…,ασ)。为了方便下文的描述，将Q中的元素qi(1≤i≤u)或αj(1≤j≤σ)统一表示为βz(1≤z≤u+σ),即Q＝(β1,β2,…,βu+σ)。然后，使用密钥hk生成陷门TQ＝(h(β1),h(β2),…,h(βu+σ))。最后，将TQ上传到云服务器。(更具体的语义拓展方法见下文)
为了语义拓展更为全面，还要考虑它的第二种意思“美德”，并由此拓展出kindness等。good在形容词词性下则可以拓展出其他单词。另外,在语义研究中有一对概念是上义词
(superordinate)和下义词(subordinate)，上义词是对事物的概括性、抽象性说明，下义词是事物的具体表现形式，例如color和white、black、blue等互为上下义关系。在语义拓展中考虑上下义关系可以使拓展结果更合理、全面。因此，可以构造出一棵语义拓展树，其结构如图2。
全索引的验证，需要对安全索引计算消息认证码 最后，为了实现对密文
文档的验证，还需要结合文档标识符集合ID＝(id1,id2,…,idm)，对密文文档集C＝(c1,c2,…,cm)中的每篇密文文档计算消息认证码，生成 最后将BLW、
以及所有 连同索引 密文集合C＝(c1,c2,…,cm)一
起上传到云服务器。
且正确的，并且同时证明了经过云服务器排序后的密文文档的次序也是正确的，即实现了排序可验证。
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