Page 452 - 《软件学报》2025年第8期

张文琪 等: 鲁棒的前后向隐私联合对称可搜索加密方案 3875

−4
256. 为了实现效率与存储的平衡, 布隆过滤器中哈希函数的个数设置为 12, 错误率设为 10 . 为了评估更新与搜
6
5
索效率, 我们构造了 2×10 –2×10 个关键词文件数据对, 并且设置不同比例的不合理更新来检测不合理更新次数
对搜索效率的影响. 此外, 所有实验结果均取自 10 次实验的去尾平均值.

4.1 安全性与功能比较
方案 RFBC 与 ROSE [40] 、ODXT [20] 及 BDXT [20] 的安全性和功能比较如表 1 所示. 由表 1 可知, ROSE [40] 虽然具
[20] [20]
有鲁棒性且能实现前后向隐私, 但该方案不支持多关键词联合搜索; ODXT 与 BDXT 虽然在满足前后向隐私
的同时实现了联合搜索的功能, 但都无法保证更新时的鲁棒性; 而本文所提出的方案 RFBC 能够同时保证前向隐
私、后向隐私及鲁棒性, 并且支持联合搜索.

表 1 功能比较

功能 RFBC ROSE [40] ODXT [20] BDXT [20]
前向隐私 √ √ √ √
后向隐私 √ √ √ √
鲁棒性 √ √ × ×
联合搜索 √ × √ √

4.2 计算开销比较
在本节中, 我们通过分析更新时间和搜索时间来衡量 RFBC 及相关方案的计算效率. 我们设置了不同比例的
不合理更新来评估其数量对整体效率的影响. 值得注意的是, 由于方案 ROSE 不具有多关键词联合搜索的能力, 因
此我们选择具备联合搜索功能的方案 BDXT 和 ODXT 进行比较, 以全方位评估方案的性能.
(1) 合理更新下的更新时间
图 4 展示了 3 个方案在合理更新下的更新时间. 由图 4 可知, 3 个方案的更新时间均随关键词文件对的增加
而增加, 但方案 RFBC 的计算效率优于 BDXT 和 ODXT. 特别的, 相对于 ODXT, RFBC 的计算效率提升了约 3 倍.
这是由于在添加关键词对应的文件时, 方案 ODXT 需要 6 次 AES 运算, 同时为了实现联合查询, 该方案还需要进
行模幂运算, 显著增加了计算开销; 方案 BDXT 的更新计算开销虽较 ODXT 显著降低, 但仍略微高于 RFBC, 该方
案主要在添加文件时进行 3 次 AES 运算. 而本文所提出的方案 RFBC 在执行相同操作时, 核心的计算操作仅为包
括 2 次 AES 运算及哈希函数运算, 计算效率明显优于 ODXT 和 BDXT.
(2) 合理更新下的搜索时间
图 5 描述了在合理更新的情况下, 不同方案的联合搜索 q = w 1 ˄w 2 的效率, 这里我们假设关键词 w 1 的更新计
数器值最小, 从图 5 中可以看出, RFBC 的搜索时间明显少于 BDXT 和 ODXT.

700 18
RFBC RFBC
BDXT BDXT
15
560 ODXT ODXT
12
更新时间 (s) 搜索时间 (s) 9
420
280
6
140
3
0 0
2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
更新量 (×10 ) 5 更新量 (×10 ) 5
图 4 合理更新下更新时间开销 图 5 合理更新下搜索时间开销