ChamVerDB：一种基于变色龙哈希（Chameleon Hash）技术的、安全高效且可验证的外包数据库

《IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing》：ChamVerDB: A Chameleon Hash-based Secure and Efficient Verifiable Outsourced Database

　　

摘要：

一个可验证的外包数据库是确保基于云的外包数据库中查询结果完整性的关键技术。然而，现有的方案难以在高效查询执行与强大的数据安全性和查询隐私性之间取得平衡，这限制了其实际应用。为了解决这一挑战，我们提出了ChamVerDB，这是一种基于Chameleon哈希的安全且高效的可验证外包数据库。ChamVerDB将数据库重构为矩阵，并使用改进的BG加密方法将每条记录加密为三个密文段。对于每一行，它生成行奇偶校验值、计算相应的Chameleon哈希值和证明，同时为每条记录生成单独的奇偶校验值。这些密文段和奇偶校验值被打包成一个加密数据库并外包给服务器。在查询过程中，用户使用一个one-hot查询向量来检索目标密文行，并使用列向量在本地提取所需的密文。随后，用户和服务器协作对其中一个密文段进行代理重新加密，并利用剩余的段恢复明文。用户随后使用行奇偶校验值、单独的奇偶校验值、证明以及公共哈希值来验证结果。安全分析确认ChamVerDB能够确保数据安全、查询隐私性和结果的可验证性。在220-记录数据库上的实验评估表明，ChamVerDB的离线处理速度比两种加密外包基线快42×，并且在在线阶段，ChamVerDB仅需1.21秒即可完成查询，比三个代表性基线快511×（618.5秒）、1039×（1258.14秒）以及209810×（253871.49秒），证明了其实际可用性。