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Fast and Privacy-Preserving Attribute-Based Keyword Search in Cloud Document Services

计算机科学 大方坯过滤器 加密 情报检索 云计算 树(集合论) 匹配(统计) 滤波器(信号处理) 节点(物理) 关键字搜索 数据挖掘 数据库 计算机网络 数学分析 统计 数学 结构工程 工程类 计算机视觉 操作系统
作者
Qinlong Huang,Qinglin Wei,Guanyu Yan,Lin Zou,Yixian Yang
出处
期刊:IEEE Transactions on Services Computing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:16 (5): 3348-3360 被引量:7
标识
DOI:10.1109/tsc.2023.3265270
摘要

Currently, various encryption techniques have been employed to protect the documents in cloud storage. In particular, attribute-based keyword search (ABKS) is a practical encryption primitive that can realize fine-grained access control and keyword based searching over encrypted documents. However, the search time in most of the existing ABKS schemes increases linearly with the size of document collection, which hinders the wide application of ABKS in cloud computing. To this end, we propose FAKS, a fast and privacy-preserving attribute-based keyword search system for cloud document services. Specifically, FAKS builds a Bloom filter tree structure from the document collection, which avoids matching keywords by traversing the entire collection. Then we introduce an attribute-based authenticated index retrieval (ABAIR) scheme to encrypt the Bloom filters in the tree node and retrieve the documents with the encrypted Bloom filters of the query keywords. Further, we give a concrete construction of FAKS from ABAIR to execute the keyword matching operations sublinearly in a top-down manner, and prove the security of FAKS against chosen keyword attack and keyword guessing attack. Finally, we conduct extensive experiments over the Wikipedia dataset, which show better and more stable search efficiency of FAKS compared to existing schemes.
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