基于云計(jì)算下的大數(shù)據(jù)加密檢索技術(shù)研究

吳遠(yuǎn)棟　雷敬祥

摘 要：隨著云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)將被存放在云端，云計(jì)算的數(shù)據(jù)檢索已成為了熱門的話題。本文基于國(guó)內(nèi)外的最新研究成果，提出了云計(jì)算的數(shù)據(jù)檢索方案，以及未來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；數(shù)據(jù)檢索

0 前言

在當(dāng)今信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的時(shí)代，云計(jì)算無疑是學(xué)術(shù)界、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、通信運(yùn)營(yíng)商、政府等關(guān)注的寵兒。云計(jì)算主要是基于網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)的重要思想，通過將大量的存儲(chǔ)資源和計(jì)算資源用網(wǎng)絡(luò)連接起來進(jìn)行統(tǒng)一的管理，構(gòu)成一個(gè)龐大的虛擬IT資源池向用戶提供按需服務(wù)。在 IT 產(chǎn)業(yè)界[1]，云計(jì)算被普遍認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)繁榮以來的又一個(gè)重要 IT 產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)，具有巨大的市場(chǎng)增長(zhǎng)前景；由于云計(jì)算的發(fā)展理念符合當(dāng)前低碳經(jīng)濟(jì)與綠色計(jì)算的總體趨勢(shì)，并極有可能發(fā)展成為未來網(wǎng)絡(luò)空間的神經(jīng)系統(tǒng)。不可否認(rèn)，云計(jì)算在信息領(lǐng)域引起了一場(chǎng)新的工業(yè)化革命，其帶動(dòng)了整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信產(chǎn)業(yè)乃至真?zhèn)€社會(huì)產(chǎn)業(yè)的變革，但當(dāng)前，隨著云端數(shù)據(jù)的膨脹，要從云端海量的數(shù)據(jù)中快速高效地檢索出想要的數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為一個(gè)急需解決的問題，因此數(shù)據(jù)檢索技術(shù)越來越成為制約云計(jì)算發(fā)展的主要因素。

1 云計(jì)算下的大數(shù)據(jù)加密檢索技術(shù)

（一）云計(jì)算的定義

云計(jì)算的定義有許多種，其中得到業(yè)界最廣泛認(rèn)可的是2011年由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院（NIST）組織云計(jì)算產(chǎn)業(yè)界的主要廠商經(jīng)過多次討論研究后提出的[2]：云計(jì)算是一種通過網(wǎng)絡(luò)以便捷、按需的形式從共享的可配置計(jì)算資源池（這些資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用和服務(wù)）中獲取服務(wù)的業(yè)務(wù)模式，云計(jì)算業(yè)務(wù)資源應(yīng)該支持通過簡(jiǎn)潔的管理或交互過程快速地部署和釋放。

（二）云計(jì)算下大數(shù)據(jù)的加密檢索技術(shù)

這里的加密檢索其實(shí)是對(duì)密文進(jìn)行檢索，由于用戶的數(shù)據(jù)存放在云端，那么就失去了保密性，這對(duì)用戶而言是致命的，這也是阻礙云計(jì)算發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素，故用戶在將數(shù)據(jù)存放在云端之前，先對(duì)要上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，由于云服務(wù)提供商不知道加密算法和加密密鑰，所以用戶的數(shù)據(jù)對(duì)云服務(wù)提供商而言是完全保密的。但是為了用戶以后檢索文件的便利與高效率，就需要在將數(shù)據(jù)密文上傳云端之前在密文數(shù)據(jù)的后面添加一個(gè)MAC函數(shù)值，以后用戶需要檢索想要的數(shù)據(jù)時(shí)就可以直接通過計(jì)算MAC函數(shù)值，然后與云端密文數(shù)據(jù)后面的MAC函數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，如果相等，則該數(shù)據(jù)就是所檢索的，否則不是。其中該MAC函數(shù)值是這樣得到的：提取數(shù)據(jù)明文的關(guān)鍵詞組合或者文章標(biāo)題或者某幾個(gè)句子的組合，進(jìn)行MAC函數(shù)計(jì)算而得到的。其中提取數(shù)據(jù)明文的關(guān)鍵詞組合或者文章標(biāo)題或者某幾個(gè)句子的組合的優(yōu)點(diǎn)是，計(jì)算代價(jià)小，它突破了之前用整個(gè)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行MAC計(jì)算的思想，從而大大降低了計(jì)算量，提高了用戶檢索所需文件數(shù)據(jù)的速度。

當(dāng)我們需要檢索某個(gè)文件數(shù)據(jù)時(shí)，首先通過計(jì)算組合的關(guān)鍵詞或者文章標(biāo)題或者某一個(gè)句子的MAC函數(shù)，結(jié)果為M位，然后將計(jì)算后的結(jié)果給云服務(wù)提供商，云服務(wù)提供商只需檢驗(yàn)文件數(shù)據(jù)的后M位，找到M位相同的數(shù)據(jù)則說明其是要查找的數(shù)據(jù)。然后就可以將搜索到的數(shù)據(jù)傳給搜索者。在上述技術(shù)中，由于原始數(shù)據(jù)以及檢索數(shù)據(jù)都是加密的，故對(duì)云服務(wù)提供商而言都是保密的，從而達(dá)到了加密檢索的目的。

通過以上分析，基于云計(jì)算的大數(shù)據(jù)加密檢索技術(shù)如圖1所示：

3 加密檢索技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)

通過云計(jì)算的加密檢索技術(shù)，既達(dá)到了用戶數(shù)據(jù)保密的目標(biāo)，又由于該技術(shù)方便簡(jiǎn)潔，計(jì)算量小，搜索效率高，因此有很大的應(yīng)用前景。同時(shí)此技術(shù)巧妙地運(yùn)用了消息認(rèn)證碼，故即使不同文件重疊率很高，只要所選關(guān)鍵詞或關(guān)鍵句組合不同，那么它們計(jì)算出的MAC值也會(huì)不同，這就更加證明了此技術(shù)的精確性。但是該技術(shù)的一個(gè)缺陷在于，如果在重疊率很高的文件中所選的關(guān)鍵字或關(guān)鍵詞一樣，那么就不能保證最終檢索出來的文件數(shù)據(jù)是之前想要的。故在保證方便簡(jiǎn)潔高效的同時(shí)，如何提高加密檢索的精度是未來急需解決的問題。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的膨脹，加密檢索技術(shù)日益凸顯出其重要作用。本文通過研究云計(jì)算的加密檢索技術(shù)，歸納出了該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，然而無論從理論上還是從技術(shù)上，該技術(shù)還有待優(yōu)化。而要真正優(yōu)化云計(jì)算加密檢索技術(shù)，還需要學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界以及政府相關(guān)部門的共同努力才能實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮登國(guó)等.云計(jì)算安全研究[J].軟件學(xué)報(bào)，2011，20（1）：71-83.

[2]MELL P， GRANCE T. NIST SD 800-145，The NIST definition of cloud computing [S]. Gaithersburg， MD： NIST Special Publication，2011.