Page 360 - 《软件学报》2025年第9期

软件学报 ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@iscas.ac.cn
2025,36(9):4271−4284 [doi: 10.13328/j.cnki.jos.007271] [CSTR: 32375.14.jos.007271] http://www.jos.org.cn
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*
基于国密 SM9 的公钥认证可搜索加密方案

蒲 浪 1 , 林 超 2 , 伍 玮 3 , 顾晶晶 1 , 何德彪 4

1
(南京航空航天大学 计算机科学与技术学院, 江苏 南京 211106)
2
(福建师范大学 计算机与网络空间安全学院, 福建 福州 350117)
3
(福建师范大学 数学与统计学院, 福建 福州 350117)
4
(武汉大学 国家网络安全学院, 湖北 武汉 430072)
通信作者: 林超, E-mail: linchao91@fjnu.edu.cn
摘 要: 云存储为用户的数据管理带来了极大便捷, 已成为数字经济的重要组成部分. 然而, 复杂多样的网络环
境和不完全可信的第三方对用户隐私造成极大威胁. 为保护用户隐私, 通常先加密数据后存储, 但传统加密技
术生成的密文阻碍了后续数据检索. 公钥可搜索加密 (public-key encryption with keyword search, PEKS) 技术在保
障数据加密的同时, 可提供保密检索功能, 但由于常用关键词数量较少, 传统 PEKS 方案易遭受关键词猜测攻
击. 公钥认证可搜索加密 (public-key authenticated encryption with keyword search, PAEKS) 在 PEKS 的基础上引入
认证技术, 可进一步提高安全性. 然而, 现有 PAEKS 方案大多基于国外密码算法设计, 不符合我国密码技术自
主创新的发展需求. 基于国密 SM9 提出 SM9-PAEKS 方案, 通过重新设计算法结构, 将耗时运算转移至资源丰
富的云端服务器, 有效提升用户端检索效率. 并在随机谕言模型下基于 q-BDHI 和 Gap-q-BCAA1 安全假设证明
所提方案的安全性. 最后理论分析和实验结果表明, 与同类方案中通信代价最优的方案相比, SM9-PAEKS 在仅
增加 96 字节通信代价的情况下, 总计算开销可至少降低约 59.34%, 其中关键词陷门生成的计算开销降低尤其
显著, 约为 77.55%. 有助于丰富国密算法的应用, 同时可为云存储中数据加密与检索提供理论与技术支撑.
关键词: 公钥认证可搜索加密; SM9 加密算法; 隐私保护; 数据安全; 云存储
中图法分类号: TP309

中文引用格式: 蒲浪, 林超, 伍玮, 顾晶晶, 何德彪. 基于国密SM9的公钥认证可搜索加密方案. 软件学报, 2025, 36(9): 4271–4284.
http://www.jos.org.cn/1000-9825/7271.htm
英文引用格式: Pu L, Lin C, Wu W, Gu JJ, He DB. Public-key Authenticated Encryption Scheme with Keyword Search from Chinese
Cryptographic SM9. Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software, 2025, 36(9): 4271–4284 (in Chinese). http://www.jos.org.cn/1000-9825/
7271.htm

Public-key Authenticated Encryption Scheme with Keyword Search from Chinese
Cryptographic SM9
1
3
1
2
PU Lang , LIN Chao , WU Wei , GU Jing-Jing , HE De-Biao 4
1
(College of Computer Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, China)
2
(College of Computer and Cyber Security, Fujian Normal University, Fuzhou 350117, China)
3
(School of Mathematics and Statistics, Fujian Normal University, Fuzhou 350117, China)
4
(School of Cyber Science and Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China)

* 基金项目: 国家自然科学基金 (62032005, 62102089, U21A20466, 62102050, 61972094, 62202226, 62272103, 62272104); 中国博士后科
学基金 (BX2021399); 福建省科技厅科学基金 (2020J02016); 福建省高等教育协会专项基金 (22FISYZD002); 江苏省自然科学基金
(BK20220935); 中央高校基本科研业务费专项资金 (30922010917)
收稿时间: 2023-07-13; 修改时间: 2023-11-22; 采用时间: 2024-08-14; jos 在线出版时间: 2024-12-11
CNKI 网络首发时间: 2024-12-12