安全数据存储系统的设计与实现.docx

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1、毕业论文（设计）论文（设计）题目：安全数据存储系统的设计及实现姓名.学号学院软件学院专业软件工程年级2010级指导教师.2011年5月22日山东大学毕业设计（论文）成绩评定表学院：软件学院专业：软件工程年级：2010级学号姓名设计（论文）成：设计（论文）题目安全数据存储系统的设计及实现指导教师评语评定成绩：签名：年日评阅人评语评定成绩：签名：年答辩小组评语答辩成绩：组长签名：年H注：设计（论文）成绩二指导教师评定成绩（30%）+评阅人评定成绩（30%）+答辩成绩（40%）目录摘要4第一章绪论711研究背景712数据安全保护现状81.3 数据安全和信息安全发展趋势91.4 目的和意义11第二章数

2、据安全保护的主要应用技术122.1加密算法122. 1.1对称加密122.1 .2非对称加密142.2 带关键词搜索的公钥加密算法(PEKS)172.3 3基于双线性对的PEKS方案182.4 PBC库19第三章数据安全存储系统设计192.5 系统设计总体要求192.6 系统设计总体目标203. 2.1数据存储功能202.6.1 2.2数据的关键词202.8.3 系统初始化2132.4基于PEKS的加密设计212.8.5 数据的检索223. 3系统整体设计模块22第四章数据安全存储系统设计234. 1系统初始化234.1.1结构体定义234.1.2PEKS系统初始化244.1.3RSA加密系统

3、初始化264.2数据存储的实现284.2.1数据存储界面284.2.2数据检索流程实现284.2.3PEKS系统实现294. 3数据检索的实现311. 3.1数据检索界面314. 3.2数据检索流程实现315. 3.3数据检索中的PEKS实现32第四章系统测试34第五章结束语34致谢36参考文献36附录1英文文献38附录2中文译文43摘要科学技术的发展和时代进步，从蒸汽机的发明开始，近代工业的突飞猛进，新兴产业的遍地开花都展现出蓬勃的生机，尤其是近三十年间，电子信息技术产业的发展更是展现了其实力和前景。纵观当今社会，信息的存储逐渐取代了传统的纸质形式，转而大多是以电子形式进行的。因为S电子存储

4、介质容量大体积小，快速便捷，不易受损的性质成为了存储界的宠儿，然而衍生出的安全问题也同样值得关注。电子存储介质一旦受损，那么信息的安全何以保障，在信息化的当今时代，一旦信息泄露引发的问题可能足以致命。在这种形式下，基于数据的安全存储系统的设计及研究就显得极其必要。随着互联网的高速发展,众多企业和个人己经把大量数据交给第三方服务器存储,如何保证私有数据的机密性和隐私成为急需解决的问题。加密技术是保护数据机密性和隐私的一种较为有效的手段,然而对加密后的数据进行检索却是一项非常困难的工作。特别是在非可信环境的情况下，如何对加密数据进行高效地查询引起了人们普遍的关注。因此,可搜索加密成为了近几年的研究

5、热点之一。可搜索加密分为带关键词检索的对称加密和带关键词检索的公钥加密。带关键词检索的对称加密有着简单、高效的优点,但无法实现对第三方数据的秘密检索。现有的带关键词检索公钥加密虽然可以实现对第三方数据的秘密检索,但效率不高。本文主要研究可搜索加密技术,针对现有的带关键词检索公钥加密方案中大量对运算需要消耗较多时间、效率不高等问题,提出了一种高效的带关键词检索的公钥加密方案。该方案既具备带关键词检索的对称加密简单、高效的优点关键词：可搜索加密；公钥加密；带关键词检索的公钥加密ABSTRACTWiththerapiddeve1opmentofComputerScience,e1ectronicda

6、taStorageisbecomingmorepopu1ar.MostofdatawasstoredasE1ectronicdocuments.ItarouseswideconcernofhowtoprovedataSecurity.Intheinformationsystems,ifstorageswereoutofcontro1,a11thesensitiveinformationandimportantdatawi11besto1en,whichResu1tinheavy1osses.Therefore,toefficient1ysecurethedata,it,SNecessaryto

7、researchdatasecuritysystembasedonencryption.Withtherapiddeve1opmentofinternet,anumberofcompaniesandindividua1shavestoreddataonathirdPartyserver.Howtoensuretheconfidentia1ityandPrivacyofPrivatedatahasbecomeanurgentProb1em.EncryptionisaneffectivemeansofProtectingtheconfidentia1ityandPrivacyofdata,butr

8、etrieva1ontheencrypteddataisaverydifficu1ttask.Particu1ar1yduetonon-trustedenvironment,howtosearchonencrypteddataefficient1ycausedwidespreadconcern.Thus,searchab1eencryptionhasbecomeahottopicinrecentyears.Searchab1eencryptioncanbedividedintosymmetricencryptionwithkeywordsearchandPub1ickeyEncryptionw

9、ithKeywordSearch(PEKS).Symmetricencryptionwithkeywordsearchissimp1eandhashighefficiency,butcannotrea1izethePrivatesearchforthird-Partydata.ThePub1ickeyEncryptionwithKeywordSearchcanrea1izethePrivatesearchforthird-Partydata,butisinefficient.ThisPaperMain1ystudiessearchab1eencryption.Sincegreatcomputa

10、tionofpairingsinPEKSschemesaresti11timeconsumingandinefficient,thisPaperproposesamoreefficientPEKSscheme.ThenewPEKSschemenoton1yretainstheadvantagesofsymmetricencryptionwithkeywordsearchsuchassimp1exesandhighefficiency,buta1socanrea1izetheprivatesearchforthird一Partydata.Keywords:Searchab1eencryption

11、,Pub1ickeyencryption;Pub1ickeyEncryptionwithKeywordSearch(PEKS)第一章绪论1.1 研究背景随着时代的进步，我们已经进入了信息化社会，所以在这个时代信息是一切的基础，掌握信息才能掌握这个时代的脉搏，才能在这个信息时代取得自己的一片天。正是因为信息时代的到来，所以信息安全尤其显得重要。数据安全是信息安全中尤为重要的一环，也是具有决定意义的一环，对于信息安全的研究也是为了我们自身生活环境，国家发展的一项贡献。作为老百姓来说，信息安全也不可小视。举个例子来说，当购买了一套住房后，你的个人信息有可能会被无良商人泄露，从而一些建筑公司会主动打电

12、话来询问户主是否需要装修等。这就是一种信息未得到安全保证的结果。现实生活中，计算机信息安全，网络信息安全都及我们自身息息相关。对于公司业务来说，如何保障大规模的数据安全更是一件刻不容缓的事。存储介质随着办公自动化的发展变得越来越大，如果不伴以安全辅助，那么一旦发生泄漏，损失难以估计即使在有防火墙，隔离装置等网络安全设备在阻止着基于网络的安全攻击，但是数据在存储中存在的漏洞和安全隐患却有可能在不经意间导致大规模的信息安全危害事故。从网上的调查数据可知，现如今大部分的信息泄露主要是内部人员所为，也就是说外来黑客的攻击只占小部分，大部分的信息泄露都是由于数据存储的管理制度不完善，内部人员随意窃取导致

13、。在问题如此严重的当下，对于研发一个数据加密存储系统显得十分有必要。必须要保证在各种存储介质上的数据安全，以及在介质出现失控情况下的数据安全问题在大多数重要业务部门的敏感数据的应用热点下，数据安全系统应当构建在现有的计算机，软件网络设施之上，并融合在各个应用中，形成高效便利的方式和系统。作为必要的基础环节，使得信息系统的运作更为安全和完善。1.2 数据安全保护现状1 .明文存储即使在强调信息安全的当今社会，也依然有单位或者个人对信息安全意识的缺乏，又或者对信息安全的不重视，他们将重要信息直接以明文的形式存储在介质中，包括移动硬盘或者计算机。然而一旦这些介质受到攻击，明文形式保存的信息就会遭到泄

14、露，那么所带来的后果将是十分严重的，轻则需要重新录入，重则面临巨大损失。2 .适用面狭窄在我完成这篇论文之前，我对加密这一领域也不甚了解，第一可能是我学艺不精，第二加密系统对个人用户似乎也没有很多的优化，一些优良的加密系统在大型设备上用的很广泛，而对个人用户来说操作不便，成本太高可能也是造成这个方面的主要原因。3 .网络防护和加密隐藏现有的加密系统的调查和分析可知，一些加密系统似乎对网络这一块做得工作甚少，而且似乎也不愿意在自动隐藏上下工夫。这导致了一个重要问题，就是在一些网络系统中，用户信息很可能被直接在网络中获取明文信息，导致信息泄露。而自动隐藏功能更是应该被广泛应用，当计算机失控时，经过

15、加密自动隐藏的数据不能显现时，这样才会为数据不被泄露提供有力的保障4 .加密等级过低加密技术的发展必然导致反加密技术的进步，一些加密系统的加密强度已经不能满足现如今对加密系统的强度要求，效率和有效性应当逐步提升以满足用户的需求1. 3数据安全和信息安全发展趋势安全这个词不存在绝对性，任何一个系统都无法保证绝对的安全性。我们反复制定数据安全的需求和标准，正是由于这个原因，信息技术的提升，网络的日益完善及发达，都使得安全这个词的标准一再拔高，一再需要重新界定，一劳永逸解决这个问题显得多么的不切实际。所以要实现对数据的持续安全，就必须在这个信息高速发展的时代持续的关注和不断的解决。从整体来看，数据安全的趋势形成了如下四个方面1 .数据安全的重要性日渐增强。数据安全作为信息安全的核心组成部分，在信息安全中起着至关重要的作用。在当今这个时代，信息安全所涉及的领域包括国防，国民经济建设，企业发展，个人事业，这些大都及我们的生活发展息息相关，因此，信息安全显得尤为重要2 .数据安全概念的发展，安全手段的不断强化。安全这个词从诞生起就在不断的发展和深化。信息安全的特性如下，保密性，完整性,可用性，可控性，不可否认性。信息化时代进步的日益加快，信息在这几个特性下的发展也在逐步进行，