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1394 软件学报 2026 年第 37 卷第 3 期

operations, along with a significant reduction in encryption overhead when access policy reuse occurs.
Key words: attribute-based encryption (ABE); searchable encryption (SE); dynamic index; multi-keyword retrieval; policy reuse

云计算的兴起和发展令外包型的数据存储变得越来越普遍 [1] . 为了确保数据的机密性, 数据所有者通常会将
明文数据加密后再存储到云服务器上. 传统的加密存储方式虽然保护了数据安全, 却带来了数据可用性的挑战. 为
解决这一问题, Song 等人 [2] 首次研究了可搜索加密技术 (searchable encryption, SE), 实现了基于关键词对加密数据
的检索操作, 开创了密码学中一个新的研究方向. 但多数 SE 方案旨在为工业级应用提供高效的检索策略 [3] , 且通
[6]
常以一定程度的访问模式和检索模式泄露为代价 [4,5] , 容易受到泄露滥用攻击 (leakage abuse attack, LAA) . 此外,
SE 在实现加密数据的精细化访问控制方面也存在局限性, 难以有效支持多用户数据共享的应用需求 [7] , 在数据量
庞大且动态变化的云环境中不具备良好的适用性. 属性基加密技术 (attribute-based encryption, ABE) [8,9] 通过用户属
性灵活地控制数据访问权限, 提供了更为精细和安全的数据访问机制 [10] . 受此启发, Wang 等人 [11] 将属性基加密技
术与可搜索加密方案相结合, 提出了基于属性的可搜索加密技术 (attribute-based searchable encryption, ABSE). 该
方案同时实现了对加密数据的有效检索和基于属性的细粒度访问控制, 为云环境中加密数据的精确检索和细粒度
访问控制提供了新的技术路径.
尽管 ABSE 技术已得到广泛研究, 现有方案仍存在一些待优化的方面: 首先, 在检索机制设计方面, 主流方案
通过将数据访问者的搜索能力嵌入检索陷门, 并利用双线性配对运算对陷门和加密文件进行逐一匹配验证. 该类
方案虽然实现了细粒度访问控制和精确检索, 但在大规模数据场景下的计算效率仍需优化. 其次, 在访问策略处理
效率方面, 现有方案通常需要对访问策略中的所有属性进行逐个处理. 考虑到在实际应用场景中不同数据对象的
访问策略经常出现重叠特性, 尤其是在需要精细化访问控制且属性域相对稳定的安全场景下, 这种策略重叠现象
更为普遍. 如何针对这种策略重叠现象优化加密算法的处理效率, 也是一个关键问题. 此外, 在索引动态更新方面,
数据所有者初始上传加密数据时提取的关键词往往难以完全满足后续的检索需求, 这就要求云端索引能够随着检
索需求进行动态调整 [12] . 如何在提高检索效率的同时实现轻量级的索引更新并降低重构开销, 仍面临着技术挑战.
针对上述问题, 我们提出了一种支持索引更新的高效可搜索属性加密方案. 该方案将加密数据存储、检索以及属
性解密等操作部署到可信的私有云服务器上执行, 以确保数据处理的准确性与安全性. 主要贡献如下.
(1) 优化的访问策略处理机制: 针对不同访问策略间存在属性重叠导致计算资源浪费的问题, 提出访问策略复
用机制, 通过加密过程中对重复策略的动态复用, 有效降低了访问策略重复场景下的加密计算开销.
(2) 高效的动态索引结构: 设计了一种由哈希表和跳表构造的动态倒排索引结构, 该结构利用哈希表存储关键
词, 跳表维护加密数据标识, 检索开销仅与目标关键词关联的数据项数量有关, 而无需遍历整个索引. 通过引入
BLS 短签名机制验证数据所有者的更新权限, 实现了对索引的安全动态更新.
(3) 安全性分析: 基于离散对数问题 (discrete logarithm problem, DLP) 证明了方案的解密私钥具有不可计算性.
基于判定型 Diffie-Hellman 困难问题 (decisional bilinear Diffie-Hellman, DBDH) 证明了方案的中间密文具有选择
明文攻击下的不可区分性. 基于计算型 Diffie-Hellman 假设 (computational Diffie-Hellman, CDH) 证明了方案的更
新令牌具有不可伪造性. 该方案还能抵御恶意数据访问者对复用策略的合谋攻击.
(4) 实验验证: 基于 JPBC 库 (Java pairing based cryptography) 实现了本文方案, 在真实数据集上进行了相关测
试. 实验结果表明, 本文方案具备高效的检索性能、能够准确执行索引更新操作, 在复用策略时能有效缩短数据的
加解密时间.
1 相关研究工作

可搜索属性加密技术结合了属性基加密的细粒度访问控制特性和可搜索加密技术中基于关键词的检索机制.
自 Wang 等人 [11] 在 2013 年提出基础理论构造以来, 研究人员在索引结构设计、访问控制机制优化和加解密效率
提升等方面不断深化研究, 并取得了一定的进展 [12−32] .
在索引结构优化与检索性能提升方面, Liang 等人 [12] 引入了隐藏矢量加密技术构建检索策略, 该方法不仅支