可搜索加密SWP方案实现

SWP方案来自于D.Song等人的Practical Techniques for Searches on Encrypted Data，为一种对称可搜索加密方案。

实现代码已经在Github上开源，能力有限，代码可能很丑。

总体思路
- 将数据划分成一个个的单词，对其进行对称加密并设置陷门后上传。查询时也会对关键词进行加密处理，防止关键词内容的泄露。整个实现过程由几个主要步骤组成（不分先后顺序）：DES加密与解密，伪随机序列的生成，带密钥的Hash函数。
  - DES加密解密：在openssl库函数的基础上实现。
  - 伪随机序列：使用C++标准库中伪随机函数来近似生成。
  - 带密钥的Hash函数：在openssl库函数的基础上实现。
加密过程
- 将数据划分为一个个的单词，记为 $W_i$ （默认长度不超过20个字符，长度不足则零填充补齐）。
- 使用ECB模式的DES加密对其进行加密处理得到 $X_i$ （长度为24个字符，由openssl库函数实现），其密钥表示为 $ecb\_key$ （长度为24个字符，保密）。
  $DES_{ecb\_key}(W_i)=X_i$
- 将 $X_i$ 划分为左右两部分—— $L_i$ (长度为8个字符)和 $R_i$ （长度为16个字符）。
  $X_i=<L_i,\ R_i>$
- 使用带密钥的hash函数H1对进 $L_i$ 行加密，以 $hash\_key$ 为固定密钥（长度为24个字符，保密），得到新的密钥 $k_i$ （长度为16个字符）。
  ${H_1}_{hash\_key}(L_i)=k_i$
- 使用伪随机函数Random，输入随机种子 $seed$ ，来得到伪随机序列 $S_i$ （长度为8个字符，本实现中随机种子为<key-value>键值对的键值，该伪随机序列的生成过程保密）。
  $Random(seed)=S_i$
- 使用带密钥的hash函数H2对 $S_i$ 进行加密，以 $k_i$ 为密钥，得到 $FK_i$ （长度为16个字符，本实现中该步骤与前面的步骤使用了同一个hash函数，但密钥不同）。
  ${H_2}_{k_i}(S_i)=Fk_i$
- 将 $S_i$ 与拼 $FK_i$ 接得到 $T_i$ （正好是24个字符的长度）。
  $T_i=<S_i,\ Fk_i>$
- 最终将 $T_i$ 与 $X_i$ 异或得到最后的密文 $C_i$ ，上传至不可信服务器。
  $C_i=T_i\oplus X_i$
检索过程
- 客户端需要把要查询关键词对应的 $X_i$ 和 $k_i$ 告知服务器来进行检索，生成方式与加密过程相同。
- 服务器得到 $X_i$ 和 $k_i$ 后，先计算 $C_i$ 和 $X_i$ 异或得到 $T_i$ 。
  $T_i=X_i\oplus C_i$
- 将 $T_i$ 划分为 $T_iL$ 和 $T_iR$ 。
  $T_i=<T_iL,\ T_iR>$
- 使用带密钥的hash函数H2对 $T_iL$ 进行加密，以 $k_i$ 为密钥，将结果与 $T_iR$ 比较，相同则检索成功。
  $if\ (\ {H_2}_{k_i}(T_iL)\ == T_iR) \\ return \ TRUE\ ;$
解密过程
- 先使用伪随机函数Random，输入随机种子 $seed$ ，来得到伪随机序列 $S_i$ 。
- 将 $S_i$ 划分为 $S_iL$ 和 $S_iR$ ，将 $C_i$ 划分为 $C_iL$ 和 $C_iR$ 。
  $S_i=<S_iL,\ S_iR>\\C_i=<C_iL,\ C_iR>$
- $S_iL$ 和 $C_iL$ 异或得到 $L_i$ 。
  $L_i=S_iL\oplus C_iL$
- 使用带密钥的hash函数H1对进 $L_i$ 行加密，以 $hash\_key$ 为密钥，得到新的密钥 $k_i$ 。
- 使用带密钥的hash函数H2对 $S_i$ 进行加密，以 $k_i$ 为密钥，得到 $FK_i$ 。
- 将 $FK_i$ 与 $C_iR$ 异或得到 $R_i$ 。
  $R_i=FK_i\oplus C_iR$
- 拼接 $L_i$ 与 $R_i$ 得到 $X_i$ ，使用DES解密即可。
  $X_i=<L_i,\ R_i>$

人面猴
序言：七十年代末，一起剥皮案震惊了整个滨河市，随后出现的几起案子，更是在滨河造成了极大的恐慌，老刑警刘岩，带你破解...
沈念sama阅读 159,117评论 4赞 362
死咒
序言：滨河连续发生了三起死亡事件，死亡现场离奇诡异，居然都是意外死亡，警方通过查阅死者的电脑和手机，发现死者居然都...
沈念sama阅读 67,328评论 1赞 293
救了他两次的神仙让他今天三更去死
文/潘晓璐我一进店门，熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来，“玉大人，你说我怎么就摊上这事。” “怎么了？”我有些...
开封第一讲书人阅读 108,839评论 0赞 243
道士缉凶录：失踪的卖姜人
文/不坏的土叔我叫张陵，是天一观的道长。经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？我笑而不...
开封第一讲书人阅读 44,007评论 0赞 206
港岛之恋（遗憾婚礼）
正文为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...
茶点故事阅读 52,384评论 3赞 287
恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的
文/花漫我一把揭开白布。她就那样静静地躺着，像睡着了一般。火红的嫁衣衬着肌肤如雪。梳的纹丝不乱的头发上，一...
开封第一讲书人阅读 40,629评论 1赞 219
城市分裂传说
那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。我是一名探鬼主播，决...
沈念sama阅读 31,880评论 2赞 313
双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑
文/苍兰香墨我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...
开封第一讲书人阅读 30,593评论 0赞 198
万荣杀人案实录
序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
沈念sama阅读 34,313评论 1赞 243
护林员之死
正文独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋以下内容为张勋视角年9月15日...
茶点故事阅读 30,575评论 2赞 246
白月光启示录
正文我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
茶点故事阅读 32,066评论 1赞 260
活死人
序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
沈念sama阅读 28,392评论 2赞 253
日本核电站爆炸内幕
正文年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
茶点故事阅读 33,052评论 3赞 236
男人毒药：我在死后第九天来索命
文/蒙蒙一、第九天我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
开封第一讲书人阅读 26,082评论 0赞 8
一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
文/苍兰香墨我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。一阵脚步声响...
开封第一讲书人阅读 26,844评论 0赞 195
情欲美人皮
我被黑心中介骗来泰国打工，没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。一个月前我还...
沈念sama阅读 35,662评论 2赞 274
代替公主和亲
正文我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
茶点故事阅读 35,575评论 2赞 270

可搜索加密SWP方案实现

总体思路

加密过程

检索过程

解密过程

推荐阅读更多精彩内容