摘 要

Abstract II

1 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究目的及意义 3

1.4 课题研究内容 3

1.5 预期目标 3

2 预备知识 4

2.1 布隆过滤器 4

2.2 DES 5

2.3 NLPIR 6

2.4 Socket 编程 6

3 密文查询系统的实现 8

3.1 系统模型 8

3.2 图形用户界面 9

3.3 加密方式 11

3.4 关键词获取 12

3.5 关键词存储与比对 12

3.6 客户端/服务器端文件传输 13

3.7 密文、布隆过滤器及文件格式存储 14

3.8 TopN算法 14

3.9 支持文件格式 14

4 密文查询系统的测试 15

4.1 密文查询系统功能测试 15

4.1.1 客户端GUI界面及控件测试 15

4.1.2 加密\解密功能测试 16

4.1.3 关键词录入功能测试 16

4.1.4 查询功能测试 16

4.2 密文查询系统边界测试 16

5 结论及展望 17

5.1 结论 17

5.2 展望 18

参考文献 19

致 谢 20

摘 要

本次毕业设计及论文是使用visual studio2017开发环境和c 语言进行开发的密文查询系统，该系统使用C/S架构实现客户端和服务器端；并使用MFC进行两端的GUI界面设计；使用socket编程进行客户端与服务器端之间的通信；并通过DES对明文进行加密和解密；使用布隆过滤器存储关键词等。所得程序对于研究密文查询方式具有指导意义。

论文主要研究了应对多关键词查询的方法；使用何种加密方式对明文进行加密和解密；以及设计并实现了一个密文查询系统。

研究结果表明：布隆过滤器可以有效地对多关键词进行存储，且在客户端与服务器端进行通信时发送hash值，可以在通信过程中以及服务器端保护关键信息不被泄露；而使用DES进行加密的密文在秘钥达到一定长度的情况下破译难度极大，也可以保证在通信时不被窃取以致泄密，也可以保证在服务器端被攻击后不会被破译或篡改。

本文的特色在于：自行设计并实现了一个基于DES加密方式，布隆过滤器关键词存储，能够实现不同主机之间通信的密文查询系统。

关键词：密文查询；DES；布隆过滤器；多关键字搜索；NLPIR

Abstract

I

This graduation design and thesis is a ciphertext query system developed by Visual Studio2017 development environment and C language. The system uses C/S architecture to realize the client and server side. And use MFC for GUI interface design at both surfaces; Socket programming is used for communication between client and server. And DES is used to realize the plaintext encryption and decryption; Use Bloomfilters to store keywords. The program is of guiding significance to the research of ciphertext query.

This paper mainly studies the methods to deal with multi-keyword query. What encryption method is used to encrypt and decrypt the plaintext; And design and implement a ciphertext query system.

The research results show that Bloomfilter can store multiple keywords effectively, and send hash values when the client side communicates with the server side, which can protect the key information from being disclosed in the communication process and the server side. And the ciphertext encrypted with DES is extremely difficult to decipher when the secret key reaches a certain length. It can also ensure that the communication is not stolen so as to be disclosed. It can also ensure that the server will not be cracked or tampered after being attacked.

This paper features: design and implementation of a DES based encryption mode, bloon filter keyword storage, ciphertext query system can achieve communication between different hosts.

Key Words：Ciphertext query；DES；Bloomfilter；Multi-keyword search；NLPIR

II

绪论

本章主要从研究背景、研究目的、研究意义、国内外研究现状、课题研究内容及预期目标几个方面进行相关的阐述。

1.1研究背景

伴随着互联网的发展，计算机的发展可谓是日新月异，在经历过上个世纪80年代中，计算机从大型计算机而发展至客户端-服务器结构之后，如今的云计算^[1]成为了计算机发展历史上的有一个里程碑。云计算^[1]是在互联网的基础之上进行相关服务的添加、交互和使用，常涉及到通过互联网来提供给用户动态易扩展且虚拟化的计算存储资源。在最初，工程师将电信网络抽象成云的概念用于表示逻辑上的电信网络，而随着互联网的发展，其物理层、逻辑链路层的硬软件标准化协议化后，也是用云的概念来表示不需要关注其底层实现的互联网。随着云计算的发展，越来越多的计算资源得到集中，与此同时，用户可以通过云平台进行相应数据的存储、交换和计算。因此，用户可以体验到极快的运算处理能力，运用云计算的速度优势，例如核试验、气象预测或是股票预测等均可使用云平台进行计算。

近些年来，在云计算的环境下，越来越多的数据通过云环境来进行存储、运算、传输。由于云环境属于一个公用的资源平台，不具有个人的权限管理，这将导致攻击者可以利用云平台的这一特点在公有领域对信息进行窃取，这边使得云平台无法获得加密秘钥，从而导致其无法在服务器端进行加密数据的解析操作，而是要将数据转移至安全的实体平台，再获取解密秘钥以进行解密操作再以继而进行相关的计算，搜索或其他操作。这将失去云计算在节约时间成本和空间成本的方面的优势，这极大地限制云平台对数据的处理能力。