1、現(xiàn)如今，網(wǎng)絡(luò)通信的快速發(fā)展和電子商務(wù)活動(dòng)的蓬勃興起，各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)施也與之進(jìn)步。數(shù)據(jù)庫(kù)，作為信息的存儲(chǔ)系統(tǒng)，是IT設(shè)施的基石之一，為用戶(hù)提供了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和共享服務(wù)。為了獲得最新的信息，數(shù)據(jù)庫(kù)是必不可少的訪問(wèn)資源。然而，用戶(hù)從數(shù)據(jù)庫(kù)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中查詢(xún)的內(nèi)容往往是非常敏感的，例如專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)，醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫(kù)，股票報(bào)價(jià)等等，這些查詢(xún)內(nèi)容隨時(shí)隨地都有可能將用戶(hù)的私有信息或興趣愛(ài)好等隱私暴露給數(shù)據(jù)庫(kù)提供商。因此，在用戶(hù)查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程中保護(hù)用戶(hù)的查詢(xún)隱私至關(guān)重

2、要。私有信息檢索(Private Information Retrieval，PIR)就是用戶(hù)在檢索數(shù)據(jù)庫(kù)記錄時(shí)，向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器方隱藏查詢(xún)記錄的身份信息，從而保護(hù)用戶(hù)的查詢(xún)隱私不被泄露。私有信息檢索由Chor于1995年首次提出概念和模型，并于1998年給出規(guī)范化定義：數(shù)據(jù)庫(kù)擁有n比特字符串d1d2…dn，其中i∈{1，2…，n}為數(shù)據(jù)項(xiàng)索引。用戶(hù)向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出請(qǐng)求q(i)，要求查詢(xún)第i個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)di，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器在不知道i的任何信息的情況

3、下將di發(fā)送給用戶(hù)。此后，私有信息檢索問(wèn)題吸引了大量研究者的關(guān)注。一個(gè)有效的私有信息檢索主要由用戶(hù)檢索出一條記錄時(shí)的通信復(fù)雜度和計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)來(lái)衡量。私有信息檢索不僅可以保護(hù)用戶(hù)的查詢(xún)隱私，還可以應(yīng)用于公鑰加密系統(tǒng)查詢(xún)、匿名認(rèn)證，PIR-Writing等各種場(chǎng)合中。
　　 保護(hù)用戶(hù)的查詢(xún)隱私是非常重要，但是隨著云存儲(chǔ)服務(wù)的流行，越來(lái)越多的用戶(hù)喜歡將他們的加密信息存儲(chǔ)在云數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)用戶(hù)需要更新數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)時(shí)，保護(hù)用戶(hù)的更新隱私不被泄露于

4、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器也是必要的。PIR-Wring就是用戶(hù)在更新數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄時(shí)，保護(hù)更新記錄的索引及更新的內(nèi)容不會(huì)泄露給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。PIR-Writing是私有信息檢索中一個(gè)重要的分支。2007年，Boneth，D等人首次提出一個(gè)有效的PIR-Writing方案。PIR-Writing的數(shù)學(xué)模型如下：私有數(shù)據(jù)f={f1，f2，…fn}被(用戶(hù))加密后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)上，其中i∈{1，2…，n}為數(shù)據(jù)項(xiàng)索引，每條記錄為ιbits。用戶(hù)將第i(1≤i

5、≤n)條記錄fi更新為y，而數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器不知道“i”的信息，也不知道更新的內(nèi)容y。
　　 由于對(duì)私有信息檢索逐漸深入地研究，根據(jù)安全模型，可將已存在的PIR方案大致劃分為三類(lèi)：信息論P(yáng)IR(Information Theoretical Private Information Retrieval，IPIR)；計(jì)算安全的PIR(Computational Private Information Retrieval，CPIR；基于安

6、全硬件的PIR(Hardware-based PIR，HW-PIR)。但是，當(dāng)前已存在的PIR協(xié)議由于較高的通信復(fù)雜度和計(jì)算復(fù)雜度(與數(shù)據(jù)庫(kù)的大小n相關(guān))大多數(shù)都只具有理論意義，不適合用于實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境或大型數(shù)據(jù)庫(kù)中。在半誠(chéng)實(shí)模型下，從實(shí)用性和安全性角度出發(fā)，本文主要進(jìn)行了如下研究工作：
　　 1.基于安全處理器(Secure Coprocessor，SC)，結(jié)合CPIR中計(jì)算難題的安全性，提出一個(gè)新的加密數(shù)據(jù)庫(kù)的HW-PIR協(xié)

7、議。通過(guò)比特流置換和代理重加密思想，保證了HW-PIR在線查詢(xún)的最高效率O(1)，同時(shí)降低安全處理器SC預(yù)處理階段的計(jì)算量。該方案使用戶(hù)的查詢(xún)隱私不會(huì)泄露給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，還防止用戶(hù)查詢(xún)內(nèi)容與數(shù)據(jù)庫(kù)的隱私泄露給SC和惡意攻擊者，安全性更強(qiáng)。特別地，方案中SC可以負(fù)載其它宿主，減輕查詢(xún)服務(wù)器的負(fù)載，對(duì)被頻繁查詢(xún)的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，具有實(shí)用價(jià)值。
　　 2.對(duì)PIR-Writing深入研究。目前PIR-Writing的通信復(fù)雜度(O(klo