I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   18 , N o.   1 A p r i l   20 20 ,   p p.   64 ~ 7 4   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 8 .i 1 . pp 64 - 7 4             64       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   E n h a n c e   m a n e t   u sa b i l i t y   f o r   e n c r y p t e d   d a t a   r e t r i e v a l   f r o m   c l o u d   c o m p u t i n g       F ai r o u z   S h e r   A l i ,   H ad e e l   N o o r i   S aad ,   F a l ah   H as s an   S a r h an ,   B u s h r N aa e e m   F a c ul t y   o f   E duc a t i o f o r   G i r l s ,   K uf a   U n i v e r s i t y ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e Ju l   2 0,   20 19   R e v i s e S e p   2 1 ,   201 9   A c c e pt e O c t   23 ,   2 01 9       C l o ud  c o m put i ng   ha s   be c o m e   a   r e v o l ut i o na r y   c o m put i ng   m o de l   w hi c pr o v i de s   a e c o no m i c a l   a nd  f l e xi bl e   s t r a t e g y   f o r   r e s o ur c e   s ha r i ng   a nd  da t a   m a na g e m e nt .   D ue   t o   pr i v a c y   c o n c e r ns ,   s e n s i t i v e   da t a   ha s   t o   b e   e nc r y pt e be f o r e   be i ng   up l o a de d   t o   t he   c l o ud  s e r v e r s .   O v e r   t h e   l a s t   f e w   y e a r s ,   s e v e r a l   ke y w o r s e a r c ha b l e   e nc r y pt i o w o r ks   ha v e   be e de s c r i b e i t he   l i t e r a t ur e .   H o w e v e r ,   e xi s t i ng   w o r ks   m o s t l y   f oc us   o s e c ur e   s e a r c hi ng   us i ng   ke y w o r d   a nd  o nl y   r e t r i e v e   B o o l e a r e s u l t s   t h a t   a r e   no t   y e t   a d e qu a t e .   O n   t he   o t he r   ha nd ,   po o r - r e s o ur c e s   o f   m o bi l e   n e t w o r k s   p l a y   a i m po r t a nt   r o l e   o a l l   a ppl i c a t i o ns   a r e a   no w a da y s .   M o b i l e   no de s   m o s t l y   a c t   a s   i nf o r m a t i o r e t r i e v a l   e nd  w h i c m a ke   i t   i m po r t a nt   t o   a dd r e s s   t hi s   pr o b l e m .   I t hi s   pa pe r ,     w e   pr e s e nt   a   s e c ur e   ke y w o r s e a r c s c he m e   ba s e o t he   B l o om   f i l t e r     ( S K S - B F ) ,   w hi c e nh a nc e s   t he   s y s t e m s   us a b i l i t y   b y   a l l o w i ng   r a nk i ng   ba s e o t he   r e l e v a nc e   s c o r e   o f   t he   s e a r c r e s u l t s   a nd  r e t r i e v e s   t he   t o m o s t   r e l e v a nt   f i l e s   i ns t e a o f   r e t r i e v i ng   a l l   t he   f i l e s .   F ur t he r ,   t he   B l o o m   f i l t e r   ( B F s )   c a a c c e l e r a t e   a   s e a r c pr o c e s s   i nv o l v i ng   a   l a r g e   num be r   o f   ke y w o r ds .   E xt e ns i v e   e xp e r i m e n t s   a n n e t w o r k   s i m ul a t i o c o nf i r m   t he   e f f i c i e nc y   of   o ur   pr o po s e s c he m e s .     Ke y w or ds :   B l oo m   f i l t e r   In v e rt e i nde x   M A N E T   P ub l i c   ke y   e n c r y pt i o n   R a n ke ke y w o r s e a r c h   S e a r c h a b l e   e n c r y pt i o n   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t u t e   o f   A dv a nc e E ngi ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   F a i r o uz   S h e A l i ,   F a c ul t y   of   E duc a t i o n   f o r   G i rl s ,   K uf a   U n i v e r s i t y ,   K uf a ,   I r a q .   E m a i l :   f a i r o o z m . j a a f a r @ uo kuf a . e du. i q       1.   I N TR O D U C TI O N     M a n y   pa pe r s   a r e   f oc us i n o n   t h e   s e c ur i t y   o f   c l o ud  da t a   s t o ra ge ,   w hi c i s   r e g a r de a s   a i m po rt a nt   f e a t ur e   o f   t h e   qua l i t y   of   s e r v i c e .   A   c urr e n t l y   s t a n d a r s o l ut i o n   t o   pr o t e c t   da t a   i n   c l o ud  c o m put i ng  i s   a pp l y i n c r y pt o gr a p h i c   t e c hn i que s   t o   s e n s i t i v e   da t a .   T h e r e   a r e   v e r y   m a n y   c r y pt o - gr a p hi c   pri m i t i v e s   t ha t   w e   a r e   a b l e   t a ppl y   i n   t h i s   m a nn e r.   I r e c e n t   y e a r s ,   m a n y   a t t e m p t s   h a v e   be e n   m a de   t o   pr o po s e   e ff i c i e n t   a n d   e ff e c t i v e   s c h e m e s   t o   e n a b l e   s e a r c h i ng  o v e r   e n c r y pt e da t a .   A   ke y w o r d - b a s e s e a r c h   a pp r o a c h   ha s   b e e n   w i de l y   us e b y   t r a d i t i o n a l   s e a r c h   e ngi n e s ,   e . g .   G o o gl e   pl a i nt e xt   ke y w o rd  s e a r c h .   I n   r e c e n t   y e a r s ,   s e c ur e   s e a r c h   o v e r   e n c r y pt e da t a   ha s   a t t ra c t e t h e   a t t e nt i o n   o f   m a n y   s c h o l a r s .   S o n e t   al   [ 1]  f i r s t   de f i n e   a n s u gge s t   t h e   c o n c e pt i o n   of   s e a r c h a b l e   e n c r y pt i o n   (S E ) ,   w h i c h   i s   a   c r y pt ogra p hi c   pri m i t i v e   t ha t   a l l o w s   us e r s   t o   p e r f o r m   a   ke y w o r d - b a s e s e a r c o n   e n c r y pt e f i l e s   [1 - 4],   a s   c o m pl e t e l y   a s   o n   a   p l a i n t e xt   da t a s e t .   S e a r c ha b l e   e n c r y pt i o n   c a b e   c l a s s i f i e i nt o   t w o   f i e l ds :   s y m m e t ri c   s e a r c ha b l e   e n c r y pt i o n   (S S E )   [1 ,   5]   a nd  a s y m m e t r i c   s e a r c ha b l e   e n c r y pt i o n   (A S E )   [6 - 10] .   M o de r n   i n f o rm a t i o n   r e t ri e v a l (IR t e c hn i q ue s   [11]  ut i l i z e   t he   r a n ke d - s e a r c h   m o de l   t o   ra n a l l   t h e   r e t ri e v e d o c um e n t s   a c c o r di n t o   s o m e   r e l e v a n c e   c r i t e r i a .   S uc h   a   m o de l   pr o v i de s   pr e c i s e   r e s ul t s   by   o n l y   dow n l o a di n g   t h e   t o p - r e l e v a n t   f i l e s   f r o m   t h e   w h o l e   f i l e   c o l l e c t i o n .   W a n e t   a l .   [12]  f i r s t   di s c us s e t h e   pr o b l e m   o f   e l e c t i ve   y e t   s e c ur e   r a nke ke y w o r s e a r c h   o v e r   e n c r y pt e c l o ud  da t a .   T h i s   s c h e m e   e nha n c e s   t h e   s y s t e m ’s   us a b i l i t y   by   r e t ri e v i n g   t h e   m a t c hi n do c um e n t s   i n   a   r a n ke o r de r   r e ga rdi n g   c e r t a i r e l e v a n c e   c ri t e r i a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   25 02 - 4752       E nhan c e   m an e t   us abi l i t y   f or   e n c r y p t e d   da t r e t r i e v al   f r om   c l oud  c om put i ng   ( F ai r ouz   She r   A l i )   65   fo r   e xa m pl e   ke y w o r f r e que n c y .   F ur t h e rm o r e ,   a   ra n ke s e a rc h   c a e l i m i na t e   u nn e c e s s a r y   n e t w o r t r a f f i c   b y   r e c e i v i n g   o n l y   t h e   m o s t   r e l e v a n t   da t a .   A s   be f o r e ,   s e a r c ha b l e   e n c r y pt i o n   i s   a n   i m po r t a n t   s o l ut i o n   t h a t   a l l o w s   s e a r c h   di r e c t l y   o ve r   e n c r y pt e d   da t a .   S i m i l a r   t o   s e a r c hi n o v e r   pl a i nt e xt   do c um e nt s ,   a   c o m m o n   m e t h o o f   s e a r c h a b l e   e n c r y pt i o n   s c h e m e s   i s   t o   b ui l a   s e c ur e   i n de f o r   t h e   w h o l e   do c um e n t   c o l l e c t i o n.   T h e n,   i n   t h e   s e a r c h   p h a s e ,   w h i c h   i s   do n e   o n   t h e   c l o ud  s e r v e r   s i de ,   j us t   t h e   s e c ur e   i n de i s   r e f e r e n c e d.   S uc s e c ur e   i n de x - b a s e s e a r c h a b l e   e n c r y pt i o n   n o t   o n l y   e nh a n c e s   t h e   s c a l a b i l i t y   of   t h e   s e a r c h e s ,   b ut   a l s o   m a ke s   t h e   e n c r y pt i o n   o e a c h   doc um e n t   i nde pe n de n t   o f   t h e   s e a r c h a b l e   e n c r y pt i o n   s c h e m e   us e d.   T h e   i n v e r t e i n de s t r u c t ur e   i s   t h e   m o s t   c o m m o n   o n e   f o r   t h e   ke y w o r s e a r c h   o n   e n c r y pt e da t a   [3,   13 - 15] .   In  t e r m s   o f   Co m m uni c a t i o n   c o s t ,   M o b i l e   n e t w o r ks   (M A N E T w i de s pr e a d   b e c a u s e   o f   i t s   n e c e s s i t y   w h e n   n e t w o r i n f r a s t r uc t u r e   a r e   n o t   a v a i l a b l e   o r   i m po s s i b l e ,   i n   r e c e n t   y e a r s   m o b i l e   n o de s   a r e   g r o w i n ra pi d l y ,   t hi s   l e a t o   t h e   pr e s e n c e   l i m i t e r e s o ur c e   m o b i l e   c l o uds   c l i e n t s .   M a n y   a t t e m pt s   ha v e   be e n   m a de   t o   pr o po s e   e ff i c i e n t   a nd  e f fe c t i ve   s c h e m e s   t o   e n a b l e   s e a rc h i n g   o v e r   e n c r y pt e da t a   w i t h   m o b i l e - c l o ud   e n v i r o n m e n t   [16,   17].   G upt a   [18]  ha s   s t a t e t h a t   M A N E T   m a y   pl a y   pr i m a r y   a n i n e v i t a b l e   r o l e   i n   t h e   g r o w t h   of   c l o ud - b a s e s e r v i c e s .   In   R e f .   [19],   t h e   a u t h o r s   e xp r e s s   t ha t   t h e   a t t ra c t i v e   fe a t u r e   of   c l o ud  b a s e s e r v i c e s   w h i c h   de pe n o n   e l i m i na t e   o r   r e duc e   t h e   r e qui r e m e n t   o f   i n f ra s t r uc t u r e - b a s e n e t w o r k,   b ut   l i m i t e r e s o ur c e s   of   M A N E T   t a ke   c o n s i de ra b l e   r e s e a r c h   a r e a .   D a t a   e n c r y pt i o n   m a ke s   c l o ud  da t a   u t i l i z a t i o n,   e . g .   ke y w o r s e a r c h ,   a   v e r y   c h a l l e n g i n p r o b l e m .   R e t r i e v i n t h e   e n c r y pt e da t a s e t   f i r s t ,   t h e n   s e a r c h i ng  t h e   de c r y pt e da t a ,   i s   e v i de n t l y   c o un t e r p r o duc t i v e   a n a   w a s t e   of   pr e c i o us   c o m put a t i o na l   a n d   c o m m u n i c a t i o n a l   r e s o ur c e s .   T h e   e a r l y   e n c r y pt i o n   s c h e m e s   di d n t   c o n c e r n   m o b i l e - c l o uds   (o r   m o b i c l o ud)  di r e c t l y ,   s o   r e s e a r c he s   di d n ’t   ga v e   s a v i n e n e r gy   i s s ue   h i g p r i o r i t y .   A s   m ob i c l o ud  e m e r ge d,   a n   e n e r gy   c o n s um pt i o n   i s   b e i n c o m i n c ri t i c a l ,   a   l i g h t w e i g h t   a l go ri t hm   a nd  i s   s ui t a b l e   i n   m o b i l e   de v i c e s .   T h e r e f o r e ,   M o s t   of   t h e   s e c ur i t y   c o n c e r n e f r a m e w o r ks   off l o a ds   c l o ud  s e r ve r s   i n t e n s i v e   j ob s   f o r   s a v i n t h e   l i m i t e r e s o ur c e s   m ob i l e   n e t w or ks   [20] .   T h e   s e a r c h   p r o c e s s   v i a   ke y w o r i s   o n e   of   s e a r c h i n s t ra t e gi e s   w h i c h   c o m pl e t e a t   t h e   c l o ud  s i de   a nd  o n   t h e   e n c r y pt e da t a   r e duc i n t h e   c o m m uni c a t i o n   o v e rh e a ds   As  m e n t i o n e d   e a rl i e r,   t h e   f i r s t   pub l i c   ke y   s c h e m e   fo r   ke y w o r s e a r c h   o ve r   e n c r y pt e da t a   (P E K S i s   pr e s e nt e by   Bo n e h   e t   al .   [6].   T h e   s c h e m e   do e s   n o t   h a ndl e   t h e   i s s ue   o f   s e c ur e   r a nke ke y w o r s e a r c o ve r   e n c r y pt e c l o ud  da t a   [21].   T o   s o l ve   t h i s   i s s ue   a n e na b l e   c l o ud  s e r v e r s   t o   pe r fo r m   s e c ur e   s e a r c h   w i t h o ut   kn o w i n t h e   o ri gi na l   v a l ue   of   e i t h e r   t h e   ke y w o r ds   o r   t r a pdo o r s ,   w e   pr e s e n t   a   s e c ur e   ra n ke ke y w o r s e a r c h   s c h e m e   b a s e o n   t h e   B l o o m   f i l t e (S K S - B F ).   T h e   c o n t ri b ut i o n s   o f   t h i s   pa pe c a b e   s um m a r i z e d   a s   f o l l ow s :   a)   B ui l di n a   s e c ur e   i n v e r t e i n de b a s e o n   B l o o m   f i l t e r   [22]  a n pub l i c   ke y   s e a r c h a b l e   e n c r y pt i o s c h e m e .   b)   E xt e n di ng  t h e   s e c ur e   s e a r c ha b l e   i n de t o   a   ra n k - o r i e n t e d   s e a r c ha b l e   i n de x .   T o   do   s o ,   w e   a s s i gn  n u m e r i c a l   r e l e v a n c y   s c o r e s   t o   e a c h   do c um e n t   m a t c h i ng  a   gi v e n   t ra pdo o r .   W e   b ui l t h e   s e c ur e   ke y w o r s e a r c h   t e c hn i q ue   b a s e o n   t h e   b i l i n e a m a p ,   w hi c a l l o w s   da t a   us e r s   t o   p r o t e c t   t h e   p r i v a c y   of   t h e   r e l e v a n c e   s c o r e s   a n o f   t h e   t ra pdo o r ,   a nd  s h o w   t ha t   t h e   p r o po s e s c h e m e   i s   s e c ur e   i n   t h e   ra n do m   o r a c l e   m o de l   (R o m u n de t h e   B i l i n e a I n v e r s e   D i f f i e - H e l l m a P r o b l e m   B ID H P .   c)   E nh a n c i ng  t h e   us a b i l i t y   of   M A N E T   t hr o ug h   t h e   r e duc t i o n   of   da t a   c o m m uni c a t i o n   o ve r - h e a i i n f o r m a t i o r e t r i e v a l   p r o c e s s .       2.   LI TER A TU R R EV I E W   T h e   f i r s t   a t t e m p t   o f   P r i v a t e   I n f o r m a t i o n   R e t r i e v a l   (P IR w a s   m a de   by   Ch o r   e t   a l   [2 3].   I n   r e c e n t   t i m e s ,   G r o t h   e t   al .   [24]   i nt r o duc e a   m ul t i - que r y   P IR   t e c hn i q ue   w i t c o n s t a nt   c o m m u n i c a t i o ra t e .     Cl a s s i c a l   s e a r c ha b l e   e n c r y pt i o n   ha s   b e e n   w i de l y   e l a bo r a t e a s   a   c r y pt o gr a p h i c   p ri m i t i v e ,   w i t h   a   c o n c e n t r a t i o n   o n   s e c ur i t y   de f i n i t i o n   f o r m a l i z a t i o n s   a nd  e f f i c i e n c y   e n ha n c e m e n t s .   T h e   m e t h o of   s e a r c h a b l e   e n c r y pt i o n   w a s   f i r s t   p r o po s e d   by   S o n e t   al .   [1].   T h e   s ugge s t e m e t h o s uppo r t s   s i ngl e   ke y w o r s e a r c h   w i t h o ut   i nde x,   w h i c h   m e a n s   t h e   s e r v e r   m us t   s c a n   t h e   e nt i r e   f i l e   t o   f i n t h e   s e a r c h   r e s ul t .   G o h   e t   a l   [2]   pr o po s e c o n s t r uc t i ng  a   ke y w o r i nde f o r   e a c f i l e   a n d   us i ng  B l o o m   f i l t e r s   t o   s pe e up  t h e   s e a r c h.   Cu r t m o l a   e t   a l .   [3]  s ugge s t e t h e   f i r s t   i n v e r t e i nde b a s e e n c r y pt e s e a r c ha b l e   i nde x.   T h e i r   s c h e m e   i n c l ude c o n s t r uc t i n i n d i c e s   fo r   e a c h   t r a pdo o r   of   a   k e y w o r d,   a n us i n ha s h   t a b l e s   a s   a n   a l t e rna t i v e   t e c h ni que   t s e a r c h a b l e   e n c r y pt i o n .   T h e   f i l e   l i s t   f o r   e a c h   ke y w o r i s   e n c r y pt e a n i n s e rt e i nt o   a n   a rra y .   B a s e o n   [3],   K a m a r a   e t   al .   [13]  p r o po s e t h e   c o n c e pt   of   d y n a m i c   s e a r c ha b l e   e n c r y pt i o n   a n b ui l t   a n   e n c r y pt e d   i n v e r t e d   i n de t h a t   ha n d l e s   d y n a m i c   o pe r a t i o n s   s uc h   a s   do c um e n t   up da t e s ,   b ut   t h e i r   s c h e m e   i s   ve r y   c o m pl e t a ppl y .   T h e r e f o r e ,   a s   a n   i m p r o v e m e n t ,   K a m a r a   e t   a l .   [2 5]  p r e s e n t e d   a   n o v e l   s e a r c h   t e c hn i q ue   b a s e o n   a   t r e e - b a s e d   i n de x.   T h i s   t e c hni que   c a n   t r e a t   dy n a m i c   upd a t e   o do c um e nt   d a t a   b uf fe r e i n   l e a f   n o de s .   S e a r c ha b l e   e n c r y pt i o n   ha s   a l s o   b e e n   r e ga r de i n   t h e   pub l i c - ke y   s e t t i n g .   T h e   f i r s t   pub l i c   ke y   s c h e m e   f o r   ke y w o r s e a r c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   250 2 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   1 A p r i l   20 20  :     6 4   -   7 4   66   ov e r   e n c r y pt e da t a   w a s   s u gge s t e b y   Bo n e e t   al .   i n   [6].   I t hi s   s c h e m e ,   a n y   us e r   w i t h   t h e   pub l i c   ke y   c a n   w r i t e   t o   t h e   d a t a   s t o r e o t h e   c l o ud  s e r v e r ,   b ut   o nl y   t r us t e us e r s   w i t h   t h e   s e c r e t   ke y   c a s e a r c h.     T h e   n o t i o n   o f   s e c ur e   r a n ke d   s e a r c h   o ve r   e n c r y pt e da t a   w a s   f i r s t   p r o po s e d   by   W a n e t   al .   [12] .     [12,   26]  a l l o w e da t a   us e r s   t o   s e a r c h   o n l y   w i t h   s i ngl e   ke y w o r que r y   a n r e t ri e v e   t h e   t o p - k   r e l e v a n t   do c um e n t s .   Ca o   e t   al .   [27,   28]   i nt r o duc e t h e   f i r s t   p r i v a c y - p r e s e r v i n m u l t i - ke y w o r ra n ke s e a r c h   s c h e m e ,   i n   w h i c h   do c um e nt s   a nd  qu e r i e s   a r e   f o r m e a s   v e c t o r s   of   di c t i o n a r y   s i z e .   W i t c oo r di na t e   m a t c h i ng,     t h e   do c um e n t s   a r e   ra n ke a c c o r di n t o   t h e   num b e r   o f   m a t c he que r y   ke y w o r ds .   T h e s e   t e c hn i que s   do   n o t   t a ke   t h e   s i g n i f i c a n c e   of   t h e   di f f e r e n t   ke y w o r ds   i nt o   c o n s i de r a t i o n .   T h e r e f o r e ,   t h e y   a r e   n o t   p r e c i s e   e n o ugh .   O r e n c i k   e t   al .   [29]  p r o po s e d   a   s e c ur e   m ul t i - ke y w o r s e a r c h   s c h e m e   e m pl o y i n l o c a l   s e n s i t i v e   h a s h   (L S H f un c t i o n s   t c o l l e c t   s i m i l a r   do c um e n t s .   T h e   L S H   pr o t oc o l   i s   c o n v e n i e nt   fo r   s i m i l a r   s e a r c h,   b ut   c a nn o t   gi v e   a n   a c c u r a t e   ra n ki ng .   Z ha n e t   a l .   [3 0]  i nt r o duc e a   m e t h o t o   de a l   w i t s e c ur e   m ul t i - ke y w o r ra n ke s e a r c i n   a   m u l t i - us e r   f o r m .   I n   t hi s   m e t h o d,   v a ri o us   da t a   us e r s   us e   di f fe r e nt   s e c r e t   ke y s   t o   e n c r y pt   t h e i r   ke y w o r ds   a n d   do c um e n t s   w h i l e   a u t h e n t i c a t e d a t a   us e r s   c a n   que r y   w i t h o ut   k n o w i n t h e   ke y s   of   t h e s e   v a ri o us   da t a   us e r s .   T h e   a ut h o r s   p r o po s e a n   A ddi t i v e   O r de r   P r e s e r v i n F un c t i o n   t o   r e t u rn   t h e   m o s t   r e l e v a n t   s e a r c h   r e s ul t s .     W a ng  e t   al .   [3 1]  i nt r o duc e a   pub l i c - ke y   s e a r c ha b l e   e nc r y pt i o n   m e t h o b a s e o n   a n   i n v e r t e i nde x.     T h e i r   m e t h o p r e s e r v e s   t h e   hi g h   s e a r c h   e ff i c i e n c y   i nh e r i t e fr o m   t h e   i n v e r t e i nde x,   w h i l e   r e m o v i n t h e   o n e - time - o nl y   s e a r c h   l i m i t a t i o o f   t h e   p r e v i o us   t e c h ni que s .   R e c e n t l y ,   Ch e n   e t   al .   [32]   p r e s e nt e a   hi e r a r c h i c a l   c l us t e r i ng  t e c hni que   t o   s uppo rt   m o s t   s e a r c h   s e m a nt i c s   a n a l s o   t o   m e e t   t h e   de m a n f o r   f a s t   c i p h e r t e xt   s e a r c w i t h i n   a   b i da t a s e t .   T h e i r   t e c hn i que   c l us t e r s   t h e   do c um e nt s   b a s e o n   t h e   m i ni m um   r e l e v a n c e   t hr e s h o l d,   a n d   t h e s pl i t s   t h e   r e s ul t i n g   c l us t e r s   i n t o   s ub - c l us t e r s   u n t i l   t h e   c o n s t ra i nt   o t h e   m a x i m um   c l us t e r   s i z e   i s   r e a c h e d.   T h e   m e t h o do l o g y   of   o pt i m i z e r o ut i ng  f o r   c l o ud - n e t w o r ks   us i ng  Z R P   (Z o n e   Ro ut   P r o t o c o l a i m s   a t   m i ni m i z i n r o ut i ng  o v e r h e a ds   a nd  p r e v e n t s   r e du n d a n c y   o n   a l l   n o de s   i n   z o n e   by   a do pt - i n s h o r t e s t   di s t a n c e   b e t w e e n   t h e   n o de s   a s   t h e   e l e c t e be s t   pa t h   a n d i s c a r o t h e r   p a t h s   f r o m   t h e   r o ut i n t a b l e [33 - 35 ].   L e e   e t   al . [3 6]  p r o po s e a   c o m b i n e c o m pr e s s i o n   t e c hn i que .   It   i n c o r po ra t e s   r o ut i n g   p r o c e s s   w i t h   c o m pr e s s i v e   s e n s i n f o r   e n e r gy   a w a r e   da t a   ga t h e r i n i n   w i r e - l e s s   s e n s o r   n e t w o r ks .   T h e   S i m ul a t i o n   r e s ul t s   e xhi b i t   t h e   e l e c t i ve n e s s   of   t h e   p r o po s e c o m b i n e t e c hni que   w hi c o ut pe r f o r m   t h e   s t a n d a r c o m p r e s s e s e n s i ng.     M a n y   c o m pr e s s i o n   t e c hn i que s   h a b e e n   i n v e n t e t o   s o l v e   t h e   e n e r gy   l i m i t a t i o n   o f   m ob i l e   n o de s ,   t h e y   v a r y   upo n   c o m p r e s s i o n   l e v e l   f r o m   l i nk,   da t a ,   a n d   p r o t o c o l ’s   h e a de r s   [37 - 41 ].       3.   P R ELI M I N A R Y   3. 1 .       I n v e r t e d   I n d e x     M o s t   c urr e nt   IR   t e c hni que s   [11]   ut i l i z e   a i nde o f   t h e   do c um e nt   c o l l e c t i o n   t o   s pe e up  t h e   s e a r c h.   T h e   i n v e r t e i n de ( a l s o   r e f e r r e t o   a s   t h e   po s t i n gs   do c um e nt i s   o n e   o f   t h e   m o s t   po pul a r   d a t a   s t r uc t u r e s   us e i n   i n f o r m a t i o n   r e t ri e v a l   s y s t e m s   [42].   A n   i n v e r t e i nde i nc l ude s   m ul t i pl e   i n v e rt e l i s t s .   O n e   i n v e rt e l i s t   s t o r e s   a   l i s t   of   m a ppi n gs   f r o m   a   ke y w o r w   t o   i t s   c o r r e s po n di n s e t   o doc um e n t   ID s   t h a t   i n c l ude   t h i s   ke y w o r d.   A dd i t i o na l   i n f o r m a t i o n   c a n   b e   i n s e rt e i t h e   i n v e r t e l i s t ,   l i ke   t h e   n u m e ri c a l   s t a t i s t i c s   of   t h e   ke y w o r (t o   s uppo r t   r e s ul t   ra n k i n g) ,   e a c h   do c um e nt   i n   t h e   i n v e r t e l i s t s   i s   a s s i g n e a   num e r i c a l   r e l e v a n c e   s c o r e .   S uc h   s c o r e s   a r e   us e t o   de c i de   w h i c h   do c um e nt   i s   m o r e   r e l e v a n t   t o   t h e   c o rr e s po n di ng  ke y w o r d.     T h e   TF X ID F   m e t h o i s   w i de l y   us e t o   c a l c ul a t e   t h e   r e l e v a n c e   s c o r e s .   F o r   t h e   gi v e n   w o r w   a n t h e   do c um e n t   D ,   T F   (t e r m   f r e que n c y i n di c a t e s   t h e   n um b e r   o t i m e s   i n   w h i c h   w   a ppe a r s   i n   t h e   do c um e n t   D w h i l e   ID F   (i n v e r s e   doc um e n t   f r e que n c y r e fe r s   t o   t h e   ra t i o   o t h e   w h o l e   n um b e r   o f   d oc um e n t s   i n   t h e   c o l l e c t i o n   t o   t h e   n u m b e r   o f   doc um e n t s   t ha t   c o n t a i n   t h e   ke y w o r w .   A m o n s e v e r a l   TF X ID F   fo r m u l a s ,   w e   c h o o s e   t h e   f o l l ow i n f o r m u l a   t o   c a l c u l a t e   t h e   r e l e v a n c e   o f   t he   D o c um e n t   F d   w i t h   r e g a r ds   t o   t h e   ke y w o r w :      ( , ) = 1 |  |   .   ( 1 +  , )   (1)     w h e r e   w   i n di c a t e s   t h e   s e a r c h e ke y w o r d,   f d , w   de n o t e s   t h e   t e rm   f r e que n c y   TF   of   k e y w o r w   i n   do c um e n t   F d a n | F d |   i s   t h e   l e n g t h   o f   t h e   do c um e n t   F d ,   o b t a i n e b y   c o un t i n t h e   n u m b e r   o f   i n de xe t e rm s ,   f u n c t i o ni n g   a s   t h e   n o rm a l i z a t i o f a c t o r .   T h e   e s s e n t i a l   a dv a n t a ge   of   us i n a n   i n v e r t e i n de c o m e s   f r o m   i t s   s e a r c h   e ff i c i e n c y ,   e s pe c i a l l y   f o r   a   l a r ge   v o l um e   of   do c um e n t s .   T h e   s e a r c h   p r o c e s s   i s   pe r f o r m e o n   a   m uc h   s m a l l e r   do c um e nt   s e t ,     w h i c c o m pri s e s   t h e   i n v e r t e l i s t s   t ha t   c o rr e s po n t o   t h e   que r y   ke y w o r ds .     3. 2 .       C o m p l e x i ty  A s s u mp ti o n s   T h e   s y m bo l   G   i s   us e t o   d e n o t e   a   gr o up  w h i c h   i s   a   s e t   w i t s o m e   b i n a r y   o pe r a t i o n D e f i ni t i o n   3. 1.     T h e   n u m b e r   o f   i t e m s   i G   i s   c a l l e t h e   o r de r   o f   G .   A   g r o up  G   i s   f i ni t e   i f   t h e   n um b e o f   i t e m s   i s   f i n i t e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   25 02 - 4752       E nhan c e   m an e t   us abi l i t y   f or   e n c r y p t e d   da t r e t r i e v al   f r om   c l oud  c om put i ng   ( F ai r ouz   She r   A l i )   67   D e f i n i t i o n   3 . 2 .   A   g r o up  G   i s   c y c l i c   i f   t h e r e   i s   a n   i t e m   v     G   s uc h   t ha t   f o r   e a c h   x     G   t h e r e   i s   a n   i n t e ge r   i   w i t =   v i .   S uc a e l e m e n t   v   i s   c a l l e d   a   ge n e ra t o o f   G .   T h e   m a i n   g r o ups   us e i n   t h i s   p a pe r   a r e   Z n G x   a n G y Z n   de n o t e s   t h e   s e t   of   i n t e ge r s   u nde r   a ddi t i o n   m o dul o   n G x   i s   a n   a ddi t i v e   gr o up  a nd  G y   i s   t h e   r e l a t e m ul t i pl i c a t i v e   gr o up.   Bo t h   G x   a n G y   a r e   c y c l i c   gr o ups   of   l a r ge   p ri m e   o r de r   r   r e l a t e t o   e l l i pt i c   c u r v e s   ov e r   f i n i t e   f i e l ds .   W e   n ow   r e v i e w   t h e   b i l i n e a r   p a i ri n t ha t   pl a y s   a   c r uc i a l   r o l e   i n   b ui l di n t h e   e ff i c i e n t   P E K S   s c h e m e ,   i n t r o duc e i n   [ 6] .   D e f i n i t i o 3. 3.   ( B i l i n e a r   P a i ri n g   [43 ])   L e t   G x   a n G y   b e   t w o   c y c l i c   gr o ups   w i t h   a   p ri m e   o r de r   r,   v   i s   a   ge n e r a t o r   o f   G x   an G y .   T h e n   w e   s a y   e ̂ : G x × G x G y   i s   a   b i l i n e a m a p   i f   t h e   f o l l ow i n g   pr o pe rt i e s   a r e   s a t i s f i e d:   a)   B i l i n e a r i t y :   ̂   ( v a v b =   ̂   ( v v ) ab   f o r   a l l   a ,   b   ϵ   Z n .   b)   N o n - de ge n e r a t e :   ̂   ( v v )   1.   c)   Co m put a b l e :   gi v e n   v h   ϵ   G x   t h e r e   i s   a   po l y n o m i a l   t i m e   a l go r i t h m   t o   c o m put e   ̂   ( v ,   h ϵ   G y .   B e l ow ,   w e   r e v i e w   t h e   de f i n i t i o o f   t h e   B i l i n e a r   D i f f i e H e l l m a n   (B D H pr ob l e m   a s s o c i a t e w i t h   t h e   b i l i n e a r   p a i ri n gs   [ 43] .     D e f i n i t i o n   3 . 4 .   ( B i l i n e a r   D i f f i e - H e l l m a n   ( B D H )   P r ob l e m )   L e t   G x , G y   b e   t w o   gr o ups   of   pr i m e   o r de r   r,   v   b e   a   ge n e ra t o o f   G x e ̂ : G x × G x G y   b e   a n   a d m i s s i b l e   b i l i n e a m a p   a n AR   b e   a a t t a c ke a l go r i t hm .     T h e   B D H   pr ob l e m   i n   (G x ,   G y e ̂ i s   a s   f o l l ow s :   G i ve n   (v ,   v a ,   v b ,   v c f o r   s o m e   a ,   b ,   c     Z n ,   c o m put e   e ̂   (v ,   v ) ab c     G y .   A n   a l go r i t hm   AR   h a s   a dv a n t a ge   i n   s o l v i ng  B D H   i G y   i f   Pr   [ A R   ( v,   v a , v b , v c =   e ̂   (v ,   v )   ab c ]   ≥  ϵ .       4.   P R O B L EM   F O R M U LA TI O N   4. 1 .      S ys t e m   an d   Th r e at   M o d el   O ur   s c h e m e   i n c l ude s   t hr e e   di ff e r e n t   e n t i t i e s ,   a   da t a   o w n e r   DW ,   a   c l o ud  s e r ve r   CS ,   a n da t a   us e r s   DU .   W e   s uppo s e   t h e   a ut h o r i z a t i o n   b e t w e e n   t h e   da t a   o w n e r   a n da t a   us e r s   i s   a pp r o pri a t e l y   d o n e .   DW   h a s   a   c o l l e c t i o n   of   n   d a t a   f i l e s   FC =   ( f 1 ,   f 2 ,   ,   f M t ha t   h e   w a nt s   t o   o ut s o ur c e   o n   CS   i e n c r y pt e fo r m .   T o   do   t ha t ,   b e fo r e   o ut s o ur c i n g ,   DW   w i l l   f i r s t   b ui l a   S e c u r e   S e a r c ha b l e   In de S S I   f r o m   a   s e t   o f   m   di f fe r e nt   ke y w o r ds   W ( w 1 ,   w 2 ,   ,   w N e xt ra c t e f r o m   t h e   f i l e   c o l l e c t i o n   FC ,   a nd  s t o r e   bo t h   t h e   i n de S S a n t h e   e n c r y pt e f i l e   c o l l e c t i o n   E NC FC   w h i c h   a r e   e n c r y pt e us i n a   s t a nda r d   s y m m e t ri c   a l go r i t hm   l i ke   A E S   [44 o n   t h e     c l o ud  s e r v e r .   DU   i s   a u t h o ri z e t o   a c c e s s   t h e   f i l e s   of   DW ,   h e   ge n e ra t e s   a   s e a r c h   r e que s t   ( t r a p do o r   Tw of   t h e   (ke y w o r w a n s ub m i t s   i t   t o   t h e   CS .   U po n   r e c e i v i n t h e   t r a pdo o r   Tw   f r o m   t h e   da t a   us e r,   t h e   s e r v e r   s e a r c h e s   ov e r   t h e   i nde S S I,   a n r e t ri e v e s   t h e   c o r r e s po n di ng  s e t   of   r a n ke e n c r y pt e f i l e s .   A f t e r   t ha t ,   DU   c a n   de c r y pt   t h e   f i l e s   us i n g   t h e   s ha r e s e c r e t   ke y .   T o   m i ni m i z e   t h e   c o m m u n i c a t i o c o s t ,   t h e   d a t a   us e r   m a y   s e n a n   o pt i o n a l   v a l ue   a l o n g   w i t h   t h e   t r a pdo o r   Tw   s o   t h a t   t h e   c l o ud  s e r v e r   o n l y   s e n ds   b a c t h e   t o p - k   do c um e n t s   t ha t   a r e   m o s t   r e l e v a n t   t o   t h e   s e a r c r e que s t .   A dd i t i o n a l l y ,   upo n   r e c e i v i n t h e   upda t e i n f o r m a t i o n   f r o m   DW ,   t h e   c l o ud  s e r v e r   n e e ds   t o   upda t e   t h e   s e a r c h a b l e   i nde S S a n d   f i l e   c o l l e c t i o n   FC   a c c o r di n g   t o   t h e   r e c e i v e i n f o r m a t i o n .   In   o ur   s c h e m e ,   w e   t r e a t   t h e   c l o ud  s e r ve r   a s   a n   h o n e s t - b ut - c ur i o us   a dv e r s a r y .   In   o t h e r   w o r ds ,     t h e   s e r v e r   fo l l ow s   o ur   p r o po s e a l go r i t hm   f a i t h f ul l y ,   b ut   i t   i s   a n x i o us   t o   kn ow   t h e   ke y w o r ds ,   t h e   c o n t e nt s   of  t h e   e n c r y pt e f i l e s ,   a n t h e   r e l e v a n c e   s c o r e s .   W e   s upp o s e   t ha t   t h e   a u t h o r i z e da t a   us e r s   a r e   f ul l y   t r us t e b y   t h e   d a t a   o w n e r   a n d   t h e y   a r e   a ut h o r i z e t o   a c c e s s   a l l   t h e   f i l e s   t hr o ug s e a r c o pe r a t i o n s .         5.   C O N S TR U C TI O N   O F   T H E   S K S - B F   S C H E M E   5. 1 .      N o tati o n s   a)   FC :   t h e   f i l e   c o l l e c t i o n   t o   b e   upl o a de d,   e xp r e s s e a s   a   s e t   o f   M   da t a   f i l e s   F C= { f 1 ,   f 2 ,   ,   f M }.   b)   W :   t h e   di f f e r e n t   ke y w o r ds   e xt r a c t e f r o m   t h e   f i l e   c o l l e c t i on   FC ,   e xp r e s s e a s   a   s e t   o f   N   ke y w o r ds   W   ={ w 1 , w 2 , ,   w N }.   c)   E n c FC   :   t h e   e n c r y pt e f i l e   c o l l e c t i o n   f o r   FC ,   e xp r e s s e a s   E n c FC ={ E n c f 1 E n c f 2 ,   ,   E n c f M }.   d)   FC wi :   t h e   i de n t i f i e r   s e t   o f   M   f i l e s   i n   E n c FC   t ha t   c o nt a i ke y w o r w i   a n c a n   h e l u ni que l y   l o c a t e   t h e   a c t ua l   f i l e ,   e xp r e s s e a s   FC wi = { ID w i f 1 ,   ID w i f 2 ,   …, ID w i f M   }.   e)   E n c F :   t h e   c o l l e c t i o o f   k   r e t r i e v e do c um e n t s   f r o m   t h e   c l o ud  s e r v e r   c o n t a i n e d   t h e   ke y - w o r d,   de n o t e a s   E n c F   =   { E n c f 1 E n c f 2 ,   …,   E n c f k }.   f)   IL w i :   t h e   i n v e rt e l i s t   w h i c s t o r e s   a   l i s t   o f   m a pp i n gs   f r o m   k e y w o r w i   t o   i t s   c o rr e s po n d i n g   s e t   o do c um e n t   ID s   t h a t   c o n t a i t hi s   ke y w o r d,   a n d   t h e i s c o r e s   Sc w i f j IL w i = { ( ID w i f 1 ||   Sc w i f 1 ),   ( ID w i f 2 ||   Sc w i f 2 ) …,   ( ID w i f M ||  Sc w i f M )}   g)   In v L i s :   t h e   i n de x   c o n s t r uc t e d   f r o m   t h e   f i l e   c o l l e c t i o n ,   i n c l u d i n g   a   s e t   o f   i n v e r t e d   l i s t s   IL w i ,   e xp r e s s e a s   In v L i s ={ IL w 1 IL w 2   ,     ,   IL w N }.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   250 2 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   1 A p r i l   20 20  :     6 4   -   7 4   68   h)   Qw :   a   s ub s e t   o f   W ,   r e p r e s e n t i n g   t h e   ke y w o r ds   i a   s e a r c h   r e q ue s t ,   de n o t e a s   Qw ={ qw 1 ,   qw 2 ,   …,   qw l }.   i)   Tw :   t h e   t ra pdo o r   s e t   ge n e r a t e d   by   t h e   da t a   us e a s   a   s e a r c h   r e que s t   o f   que r y   s e t   Qw ,   e xpr e s s e a s   Tw   { tw 1 ,   t w 2 ,   ,   t w l }.     5. 2 .      D e tai l s   o th e   S c h e m e   In  t h e   p r e s e nt   pa pe r,   w e   b ui l a n   i n v e r t e i nde f r o m   t h e   f i l e   c o l l e c t i o n   FC ,   t o   s pe e up  t h e   s e a r c pr o c e s s .   A l s o ,   w e   e m pl oy   t h e   B l oo m   f i l t e r   t o   a c c e l e r a t e   t h e   s e a r c h   p r o c e s s   o ve r   t hi s   i n de x.   O n   t h e   o t h e r   s i de ,   t o   s i m pl i fy   t h e   r a n k i n t a s k,   w e   n e e t o   upgr a de   t h e   s e a rc h a b l e   i nde S S t a   r a n k - o r i e n t e s e a r c ha b l e   i n de x.   T o   do   t ha t ,   w e   a t t a c r e l e v a n c e   s c o r e s   w i t e a c ke y w o r d - f i l e   e nt r y   i t h e   s e a r c ha b l e   i n de x.   U n l i ke   t h e   p r e v i o us   t e c h n i que s ,   t h e   da t a   o w n e r   ra n ks   t h e   m a t c h e do c um e n t s   a c c o r di ng  t o   r e l e v a n c e   s c o r e s ,   s i n c e   di r e c t l y   upl o a di n r e l e v a n c e   s c o r e s   w i l l   l e a l o t s   of   s i gn i f i c a n t   f r e que n c y   i n f o r m a t i o n   a g a i n s t   t h e   ke y w o r p r i v a c y .   H e n c e ,   t h e   e s s e n t i a l   i s s ue   h e r e   i s   h o w   w e   c a n   e n c r y pt   t h e s e   n u m e r i c a l   s c o r e s   w h i l e   pr e s e r v i n t h e i r   a b i l i t y   t o   r a n k   t h e   r e l e v a nt   do c um e n t s .   I n   o u r   s c h e m e ,   w e   c l o s e l y   fo l l ow   t h e   P E K S   a l go r i t hm   t o   e n c r y pt   t h e   i n v e rt e i nde t o   a v o i l e a k i n t h e   r e l a t i v e   o r de r   o f   t h e   r e l e v a n c e   s c o r e s   t o   t h e   c l o ud  s e r v e r ,   e xc e pt   fo r   a   s l i g ht   m o di f i c a t i o i t h e   s t ruc t u r e   o f   P E K S ,   w hi c i n v o l v e s   us i n t h e   B l o o m   f i l t e r .   A ddi t i o n a l l y ,   i n   t h i s   s c h e m e ,   DU   c a n   i m pl e m e n t   t o p - r e t ri e v a l   w i t h   o n e   r o un d   t ri f o r   e a c h   s e a r c h   r e que s t   w i t h o ut   w a i t i ng  f o r   t h e   t i m e   o f   t w o   r o un t r i ps   f o r   e a c h   s e a r c h   r e que s t ,   t hi s   w i l l   a v o i unn e c e s s a r y   c o m m uni c a t i o n   c o s t .   A l s o   ob s e r ve   t h a t   i n   t hi s   w a y ,   CS   s t i l l   kn o w s   n o t hi n a b o ut   t h e   v a l ue s   o f   t h e   n um e r i c a l   s c o r e s ,   b ut   i t   l e a rn s   t ha t   t h e   r e qui r e do c um e n t s   a r e   m o r e   r e l e v a n t   t h a t h e   o n e s   n o t   r e qu i r e d.   O ur  s c h e m e   c o n s i s t s   o f   fo ur   a l go ri t hm s :   a   ke y   ge n e r a t i o n   a l go r i t hm   K e y - G e n ,   f i l e   c o l l e c t i o n   e n c r y pt i o n   a l go ri t hm   E nc - FC ,   a n   i nde c o n s t r uc t i o n   a l go ri t h m   SSI - Co ns t ,   a   t r a p do o r   ge n e r a t i o n   a l go ri t hm   Tw - G e n ,   a nd  a   s e a r c h a b l e   i nde a l go ri t hm   S SI - Se ar   w h i c a r e   s c a t t e r e d   a m o n g   t hr e e   p ha s e s ,   t h e   da t a   o w n e pha s e ,   t h e   d a t a   us e r   p h a s e   a n d   t h e   c l o ud  s e r v e r   p ha s e .     5. 2 . 1.     D ata  O w n e r   P h as e   T h i s   p h a s e   i n c l ude s   t hr e e   a l go r i t h m s   a s   de t a i l e b e l ow :   a)   K e y - G e n ( ):   DW   i n i t i a t e s   t h e   s c h e m e   by   us i n a   ke y   ge n e r a t i o n   a l go ri t hm   K e y - G e n   w h i c h   t a ke s   t h e   s e c ur i t y   pa r a m e t e r     w h i c h   de t e rm i n e s   t h e   s i z e   o f   G x   a n d   G y ,   a s   i nput   t o   c r e a t e   t h e   fo l l ow i n pub l i c   pa r a m e t e r s   PP r   a s   a   l a r ge   p r i m e   n u m b e r ,   t w o   gr o ups   G x   a n G y   of   o r de r   r V   i s   a   ra n do m   ge n e r a t o r   of  G x ,   a   b i l i n e a r   m a e ̂ : G x × G x G y ,   t hr e e   c r y pt o gr a p h i c   h a s f u n c t i o n s   H 1 H 2 H b l o o m ,   t w o   pub l i c   ke y s ,   o n e   f o r   da t a   o w n e r   DW PK   a nd  o t h e f o r   d a t a   us e r   DU PK   ,   a n d   t w o   s e c r e t   ke y s   SK α   a n d   β .   b)   E n c - FC ( FC ):   T o   p r o t e c t   t h e   f i l e   c o l l e c t i o n   p ri v a c y ,   FC   s h o ul b e   e n c r y pt e be f o r e   upl o a di n t h e m   o n t o   c l o ud  s e r v e r   w h i c h   i s   n o t   w i t h i n   t h e i r   t r us t e do m a i n s .   T o   do  t h a t ,   t h e   da t a   o w n e r   e xe c ut e s   a   f i l e   c o l l e c t i o n   e n c r y pt i o n   a l go ri t hm   E n c - FC   t o   e n c r y pt   e a c h   f i l e   f FC   us i n A E S   a l go r i t hm   [ 44].   E a c h   f i l e   f i   c o m pr i s i ng  o f   a   u ni que   i de n t i f i e r   ID { 0 ,   1 } n .   c)   SSI - Co n s t   ( P P ,   F C ):   T h e   da t a   o w n e r   DW   r u n s   a n   i n de c o n s t r uc t i o n   a l go r i t hm   SSI - Co n s t   t o   b ui l a   S e c ur e   S e a r c ha b l e   In de SSI   f o r   a l l   s e a r c ha b l e   ke y w o r ds   W ,   w h i c a r e   s t o r e a t   t h e   s e r v i c e   pr o v i de r ,   w h i c w i l l   h e l p   DW   t o   pe r f o r m   a   ke y w o r s e a r c h   by   c a l l i ng  t hi s   a l go r i t hm .   F i r s t l y ,   t h e   a l go r i t hm   s c a n s   t h e   f i l e   c o l l e c t i o n   FC   a nd  e xt r a c t s   t h e   di s t i n c t   ke y w o r ds   W   f r o m   FC .   T h e n   t h e   a l go r i t h m   c o n s t ruc t s   t h e   i de nt i f i e c o l l e c t i o o f   M   f i l e s   i E n c FC   t ha t   c o n t a i t h e   ke y w o r w i   a s   FC wi = { ID w i f 1 ,   ID w i f 2 ,   , ID w i f M } .   F o r   e a c h   f i l e   i n   FC wi SSI - Co n s t   a l go r i t h m   c o m put e s   a   n um e ri c a l   r e l e v a n c e   s c o r e   Sc   a c c o r di n t o   ( 1).   T h e   c o m put e s c o r e s   a r e   us e t de t e r m i n e   w h i c h   f i l e   i s   m o r e   r e l e v a n t   t o   t h e   c o r r e s po n d i n ke y w o r d.   N e xt ,   i t   a t t a c h e s   t h e   r e l e v a n c e   s c o r e s   w i t t h e   c o rr e s po n d i n g   f i l e s   a s   ( ID |   Sc w i f j a n d   s t o r e s   t h e m   i n   t h e   I n v e rt e L i s t   IL w i .   T h e n,   t h e   a l go ri t hm   s o r t s   e a c h   I n v e r t e L i s t   IL w i In v L i s   a c c o r di n g   t o   t h e   s c o r e s   o f   a l l   t h e   f i l e s   c o n t a i ni n g   w i .   T o   s e c ur e   t h e   r e l e v a n c e   s c o r e s   a n t h e   ke y w o r d,   w e   a ppl y   bi l i n e a r   m a ps   o n   e l l i p t i c   c ur v e s   [45]:   w e   us e   t w o   gr o ups   G x   a n d   G y   o f   pri m e   o r de r   r   a nd  a   b i l i n e a m a p   ̂ : × .   W e   a l s o   n e e t w o   h a s f un c t i o n s   H 1   :   { 0 ,   1} * G x   a nd  H 2   G y { 0,   1} l o g r .   W e   us e   t hi s   b i l i n e a m a w i t e a c r e l e v a n c e   s c o r e s   a n ke y w o r w i   a s   E nc - Sc w i f j   H 2 ( ̂   ( DU PK   H 1 (  ))  a n E n c - w i = αH 1 ( w i ) V + α ( DU PK r e s p e c t i v e l y .   T h e n ,   DW   s t o r e s   t h e   I n v e rt e L i s t s   Inv L i s   i n   S S I.   F i n a l l y ,   t h e   da t a   o w n e r   s e n ds   t h e   S S a nd  t h e   e n c r y pt e doc um e n t s   s e t   E nc FC   t o   t h e   c l o ud  s e r v e r.   O n   t h e   o t h e r   ha n d ,   t o   s e c ur e   t h e   ke y w o r w i   i e a c I n v e r t e L i s t   IL wi DW   c r e a t e s   o n e   B l o o m   f i l t e r   BF   fo r   a l l   ke y w o r ds :   t hi s   f i l t e r   c o n s i s t s   o f   a n   a rra y   of   x   b i t s ,   a n us e s   p   i n de pe n de nt   ha s f un c t i o n s   h 1 ,   ,   h p T h e   f i l t e r   a l l o w s   t h e   d a t a   o w n e t o   pe r f o r m   ke y - w o r s e a rc h e s   e ff i c i e n t l y ,   b ut   c o ul r e s ul t   i s o m e   f a l s e   po s i t i v e   r e t r i e v a l s .   A   c l a s s i c a l   B l o o m   f i l t e r   m a y   r e ve a l   i n f o r m a t i o n   a b o ut   t h e   ke y w o r d,   s i n c e   t h e   h a s f un c t i o n s   a r e   pub l i c l y   kn ow n .   S o ,   a   s ui t a b l e   s o l ut i o n   t o   c r e a t e   a   s e a r c h a b l e   i n de us i n t h e   B l oo m   f i l t e r   i s   t o   i n s t e a i nde e a c h   ke y w o r by   i t s   e n c r y pt e i m a ge .   A l go ri t h m s   1 ,   a n b e l ow   s h ow   t h e   ke y   g e n e ra t i o n   a l go ri t hm ,   f i l e   c o l l e c t i o n   e n c r y pt i o n   a l go ri t hm   a n d   t h e   i n de x   c o n s t r uc t i o a l go r i t hm .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   25 02 - 4752       E nhan c e   m an e t   us abi l i t y   f or   e n c r y p t e d   da t r e t r i e v al   f r om   c l oud  c om put i ng   ( F ai r ouz   She r   A l i )   69   A l go r i t h m   1 - K e y - G e n ( )   1:   ge n e r a t e   a   p r i m e   r ,   a n d   s e l e c t   a   r a ndo m   ge n e ra t o r   V   of  G x ,   2:   c h o o s e   t w o   c y c l i c   gr o ups   ( G x , + ) ,   ( G y , . )   o f   o r de r   r ,   a n d   c o ns t ruc t   a   b i l i n e a r   m a e ̂ : G x × G x G y ,   3:   s pe c i fy   t w o   h a s h   f un c t i o n s   H 1   :   { 0, 1} *     G x ,   H 2   G y     { 0, 1} l o g r ,   w h e r e   H 1   a n H 2   a r e   r a ndo m   o r a c l e s ,   a n s e l e c t   p   ha s h   f u n c t i o n s   f o r   t h e   b l o o m   f i l t e H b l o o m ={ h 1 , ,   h p },   4:   p i c a   ra n do m   β Z r   a s   a   D U   p r i v a t e   ke y ,   c a l c ul a t e   t h e   c o rr e s po n di n g   pub l i c   ke y   DU PK   βV ,   5:   p i c a   ra n do m   α Z r   a s   a   D W   p r i v a t e   ke y ,   c a l c ul a t e   t h e   c o rr e s po n di n g   pub l i c   ke y   DO PK   =   αV ,   6:   r e t u rn  a   pub l i c   pa ra m e t e PP   =   { G x ,   G y r V H 1 H 2 H b l o o m ,   e ̂ } ,   a nd  a   s e c r e t   ke y s   SK   = { α , β }.     A l go r i t h m   2 - E n c - FC ( FC )   1 :   f o r   e a c f i l e   f i   ϵ   FC   do   -   e n c r y pt   f i   us i ng  ( A E S a l go r i t h m .     A l go r i t h m   3 - SSI - Co n s t ( PP FC )   1:   I ni t i a l i z a t i o n:   -   s c a FC   a n d   e xt r a c t   t h e   di s t i n c t   ke y w o r ds   W   =   { w 1 ,   w 2 ,   …,   w N }   f r o m   f i l e   c o l l e c t i o n   FC ,   2:   Co n s t r uc t   i n v e rt e l i s t s:   -   fo r   e a c h   w i     W ,   c o n s t r uc t   FC wi   w h e r e     [1 ,   N ],   f o r   e a c ID w i f   j     FC wi   w h e r e   j     [1,   M ],   -   c o m put e   t h e   s c o r e   f o r   f i l e   ID w i f j   a c c o r di n t o   (1) ,   de n o t e a s   Sc w i f j ,   -   s t o r e   t h e   ID w i f j ’s   i de n t i f i e w i t h   s c o r e   Sc w i f j , ( ID |   Sc w i f j i n   t h e   I n v e rt e L i s t   IL wi ,   s o r t   t h e   i n v e r t e d   l i s t   IL wi   a c c o r di n g   t o   s c o r e s   o f   a l l   f i l e s   c o nt a i n e d   w i ,   e n c r y pt   Sc w i f j   a s   E n c - Sc w i f j H 2 ( e ̂ (   DU PK   H 1 ( Sc w i f j α ))),     3:   S e c ur e   t h e   ke y w o r i e a c h   i n v e r t e l i s t :   -   fo r   e a c h   IL wi     I n v L i s ,   e n c r y pt   w i ,   s e t   t h e   e n c r y pt e ke y w o r a s   E n c - w i = αH 1 ( w i )V + α( DU PK ),   c o m put e   R 1   H 2 ( e ̂   ( V ,   V ) α ),   4:   s t o r e   t h e   i n v e r t e d   l i s t s   I n v L i s   a nd  R 1   i S S I   5:   s e n t h e   e n c r y pt e f i l e s   En c - FC   a n d   t h e   i n de S S I   t o   t h e   s e r v e r .     5. 2 . 2.     D ata  U s e r   P h as e   T h i s   p h a s e   i n c l ude s   o n e   a l go r i t h m   a s   de t a i l e d   b e l ow :   Tw - G e n ( PP Qw ):   DU   w i l l   r u n   a   t ra pdo o r   ge n e ra t i o n   a l go r i t hm   Tw - G e n   t o   r e t ri e v e   o n l y   t h e   e n c r y pt e f i l e s   c o n t a i n i ng  ke y w o r ds ,   DU   w i l l   ge t   t h e   p ub l i c   ke y   DO PK   a n d   c r e a t e   a   s e t   o f   t ra pdo o r s   Tw   { tw 1 ,   t w 2 , …,   t w l }   f r o m   a   s e t   of   k e y w o r ds   Q w   =   { qw 1 qw 2 , ,   qw l } .   DU   w i l l   c o m put e   t h e   t r a pdo o r   of   t h e   s e a r c h   r e que s t   o Qw   us i n hi s   s e c r e t   ke y ,   tw i   =   ( H 1 ( qw i )+ β ) - 1 [45].   F i na l l y ,   da t a   us e r   s ub m i t s   Tw   t t h e   c l o ud  s e r v e r .   A l go ri t hm s   4   b e l ow   s h o w   t h e   t ra pdo o r   ge n e r a t o r   a l go ri t hm .     A l go r i t h m   4 -   Tw - G e n ( PP Qw )   1:   fo r   e a c h   qw i     Qw   w h e r e   i     [1,   l ],   2:   c o m put e   t r a pdo o us i n g   D U ’s   p r i v a t e   ke y   a s :   tw i   =   ( H 1 ( qw i + β ) - 1 V ,   3:   s e n t h e   ge n e ra t e d   t ra pdo o r s   Tw   a nd  t h e   c o rr e s po n di ng  t o p - k   t o   t h e   s e r v e r .     5. 2 . 3.   C l o u d   S e r v e r   P h as e     T h i s   p h a s e   i n c l ude s   o n e   a l go r i t h m   a s   de t a i l e d   b e l ow :   SSI - Se ar   (S S I,   Tw k PP ):   upo n   r e c e i v i n t h e   t r a pdo o r   Tw ,   t h e   s e r v e r   w i l l   c a l l   t h e   a   s e a r c h a b l e   i n de a l go r i t hm   SSI - S e ar   o n   t h e   s e a r c ha b l e   i n de SSI   a n r e t u rn  t h e   a s s o c i a t e B l o o m   f i l t e r   BF   t h e c o m put e   i n de pe n de n t   ha s h   f u n c t i o n s   H d ( R 1 w h e r e   d   =   1… p   a n d   R 1   H 2 ( ̂ ( V , V ) α ),   a n d   c o m put e   H d ( R 2 w h e r e   R 2   H 2 ( ̂ ( tw j E nc - w i )) .   T h e n   s e r v e r   t e s t s   BF   i n   a l l   p   l o c a t i o n s .   If   a l l   p   l o c a t i o n s   o f   a l l   i n de pe nde nt   ha s h   f u n c t i o n s   i BF   a r e   1 ,   t h e   s e r v e r   r e t u rn s   t h e   r e l e v a nt   e n c r y pt e f i l e s   c o r r e s po n di ng  t o   tw j   t o   DU .   O n c e   DU   r e c e i v e s   t h e   e n c r y pt e f i l e s   f r o m   CS ,   h e / s h e   de c r y pt s   e a c h   r e t r i e v e doc um e n t   E n c fi     E nc FC   us i n g   t h e   AES   e n c r y pt i o n   m e t h o a l go ri t hm .   A l go r i t hm   5   b e l ow   s h o w   t h e   s e a r c h   i n de a l go r i t hm .     A l go r i t h m   5 -   SSI - S e a r (S S I,   Tw k PP )   1:   c o m put e   t h e   l e n gt x   o f   t h e   B l o o m   f i l t e r   BF ,   2:   c r e a t e   t h e   B l o o m   f i l t e BF   of  x   z e r o - b i t s ,   3:   fo r   e a c h   tw j     Tw   w h e r e   j     [1,   l ],   4:   fo r   e a c h   E n c - w i     S S w h e r e   i     [1,   N ],   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   250 2 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   1 A p r i l   20 20  :     6 4   -   7 4   70   5:   c o m put e   R 2   H 2 ( e ̂ ( tw j E n c - w i )),   6:   c o m put e   i n de pe n de n t   ha s h   f u n c t i o n s :   bf d   H d ( R 1 f o r   d     [ 1,   p ],   7:   s e t   BF [ bf d ]= 1,   8:   c o m put e   i n de pe n de n t   ha s h   f u n c t i o n s :   H d ( R 2 f o r   d     [1 ,   p ],   9:   i f   a l l   p   l o c a t i o n s   o f   a l l   i n de pe n de n t   h a s h   f u n c t i o n s   i n   B l o o m   f i l t e r   BF   a r e   1,   CS   ge t s   t h e   ra n ke s e a r c r e s ul t s ,   t h e n   s e n ds   t h e   ra n ke ID   l i s t   o f   t o p - k   e n c r y pt e do c u m e nt s   E n c F   t o   t h e   da t a   us e r.       6.   S EC U R I T Y   A N A L Y S I S   H e r e ,   w e   a n a l y s e   t h e   s e c ur i t y   c h a ra c t e ri s t i c s   us i n t h e   s c h e m e   w e   de s c r i b e a b ove .   In   t e rm s   o pri v a c y   of   t h e   ke y w o r ds   a n d   r e l e v a n c e   s c o r e s ,   w e   c o n s t ruc t   t h e   s c h e m e   b a s e o n   b i l i n e a r   p a i ri n g   t o   p r o t e c t   t h e   pri v a c y   of   t h e   t ra pdo o r s   a nd  r e l e v a n c e   s c o r e s .   Be l ow ,   w e   pr o v e   t h e   s e c ur i t y   of   t h e   ke y w o r e n c r y pt i o n   pr o c e s s .   T h e o r e m   6 . 1 .   T h e   p r o po s e S K S - B F   s c h e m e   i s   s e m a n t i c a l l y   s e c ur e   a ga i n s t   c h o s e n - ke y w o r a t t a c ks   unde t h e   B i l i n e a I n v e r s e   D i f f i e - H e l l m a P r o b l e m   (B ID H P ) .   P r o of .   L e t   A R   b e   a n   a t t a c ke r   t h a t   w i n s   t h e   s e c ur i t y   ga m e   (b r e a ki n t h e   S K S - B F   s c h e m e w i t h   a n     a dv a n t a ge .   S uppo s e   A m a ke s   Qr H 1   a n Qr H 2   ha s h   f unc t i o n   que r i e s   a n Qr T   t ra pdo o r   que ri e s .   A l s o ,     w e   s uppo s e   t h e r e   i s   a a l go ri t hm   CH   t h a t   b r e a ks   t h e   B ID H   pr o b l e m   w i t a dv a n t a ge   a t   l e a s t   ̀ a n d   p r o po s e   CH   i s   gi v e n   ( r G x G y ̂ , V , V ).   T h e CH ’s   go a l   i s   t o   s o l v e   a   B ID H P .   CH   i nt e ra c t s   w i t t h e   f o r ge A R   i t h e   s e c ur i t y   ga m e   a s   f o l l ow s :   A t   a n y   t i m e ,   a l go r i t h m   A R   que r i e s   t h e   r a ndo m   o ra c l e   H 1   o H 2 .     1)   H 1 - que r i e s :   T o   r e s po n d   t o   t h i s   t y pe   o f   que r y ,   t h e   c ha l l e n ge r   CH   m a i nt a i n s   H 1 ,   a   l i s t < W j , j ,   E j > .   T h e   l i s t   i s   i ni t i a l l y   e m pt y .   W h e n   A R   que r i e s   W i   f r o m   t h e   ra n do m   o r a c l e   H 1,   a n d   a l go ri t h m   CH   r e s po n ds   a s   f o l l ow s :   a)   I f   W i   a l r e a dy   a ppe a r s   i n   t h e   l i s t   H 1,   t h e n   CH   r e s po n ds   w i t h   i .   O t h e r w i s e ,   CH   ge n e r a t e s   a   r a n do m   c o i n   E i     { 0, 1} .   If   E i   =   0,   t h e CH   c o m put e s   i =   b V   f o r   a   ra n do m l y   s e l e c t e b     Z r ,   o t h e r w i s e ,     E i   =   1,   CH   s e l e c t s   a   ra n do m   e l e m e nt   a   a n d   c o m put e s   i   =   a - 1 V .   b)   In  b o t h   c a s e s ,   t h e   c ha l l e nge a d ds   t h e   t up l e   <   W i ,   i   ,   E i   >   t o   t h e   l i s t   H a n r e s po n ds   w i t h   H 1(W i i.   c)   W h e n   A R   r e que s t s   a e n c r y pt i o n   o f   ke y w o r W ,   A l go ri t hm   CH   c a l l s   t h e   a b o ve   a l go r i t hm   t r e s po n t o   H 1 - que r i e s   t o   ge t     G x.   T h e n   h e   s e a r c h e s   H fo r   t h e   ke y w o r W i .   If   E i   =   1,     t h e CH   a b o r t s .   O t h e r w i s e ,   H 1(W i =   b V ,   a n d   t h e CH   c o m put e s     E n c Wb =   H 1(W i )X   + α  D U P K   α  (b V )V   + α   D U P K   α  (b V )V   +   αβ   V   α  V (b V + β )     d)   CH   c a n   b ui l a   s e a r c h a b l e   i n de S S b y   e xe c ut i n t h e   a l go r i t h m   S S I - Co n s t (P P ,   F C) .   T h e n   i t   r e t u rn s   t h e   i n de x   S S t o   A R .   2)   -   H 2 - que r i e s :   T h e   c h a l l e n ge m a i nt a i n s   H 2 ,   a   l i s t   , φ ).   T h e   l i s t   i s   i ni t i a l l y   e m pt y .   A t   a n y   t i m e ,   A R   i s s ue s   a   que r y   γ   t o   H 2 .   CH   c h e c ks   w h e t h e r   γ   a ppe a r s   i H 2   i n   a   p a i r   ( γ , φ ) .   If   n o t ,   t h e   c ha l l e n ge r   CH   pi c ks   a   ra n do m   v a l ue   φ ,   a d ds   t h e   pa i , φ t o   H 2 ,   a n d   a n s w e r s   A R   w i t H 2 =   φ .   3)   T r a p do o r   que ri e s :   W h e n   A R   m a ke s   a   que r y   fo r   t h e   t r a pdo o r   o f   t h e   ke y w o r W i ,   CH   r u n s   t h e   a b o ve   a l go ri t hm   t o   r e s po n t o   H 1 - que r i e s   t o   ge t   i     G x ,   t h e n   s e a r c h e s   t h e   H 1 - l i s t   f o r   t h e   que r y .   If   E i   =   1,     t h e CH   a b o r t s .   O t h e r w i s e ,   H 1 ( W i =   bV ,   a n d   t h e CH   c o m put e s     T w   =   (H 1(W i + β ) - 1V   (b V   + β ) - 1V ,     w h e r e   CH   do e s   kn o w   β ,   a nd  a n s w e r s   A R   w i t Tw .   4)   Cha l l e nge :   A l go r i t h m   A R   s e l e c t s   a n s e n ds   a   p a i r   o f   k e y w o r ds   W a n W t o   C H   o n   w h i c h   i t   w i s h e s   t b e   c h a l l e n ge d,   a nd  A R   m us t   n o t   ha v e   a s ke p r e v i o us l y   f o r   t h e   t r a p do o r s   o f   a n y   of   t h e   w o r ds   W o r   W 1 .   A f t e r   r e c e i v i n (W 0,   W 1)  f r o m   t h e   a t t a c ke r,   CH   c a l l s   t h e   a b ov e   a l go r i t h m   t w i c e   t o   r e s po n t o   H 1 - que r i e s   t o   ge t   (W 0,   0,   E 0)  a n (W 1,   1 ,   E 1) .   If   bo t h   E 0   a n E a r e   0 ,   t h e CH   r e po r t s   f a i l u r e   a nd  t e rm i na t e s .   O t h e r w i s e ,   CH   r a ndo m l y   pi c ks   ð    { 0, 1}   s uc h   t ha t   E ð  =   1,   a nd  t h e n   CH   r e s po n ds   w i t h   t h e   c h a l l e n ge   c i ph e r t e xt   E n c w   a n R w h e r e   R 1 { 0, 1} l o gr  =   (E n c w ,   R 1).   T h e   de c r y pt i o n   of  t h e   c i ph e r t e xt   i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   25 02 - 4752       E nhan c e   m an e t   us abi l i t y   f or   e n c r y p t e d   da t r e t r i e v al   f r om   c l oud  c om put i ng   ( F ai r ouz   She r   A l i )   71   D e c ð =   H 2( e ̂ ( Tw ð , E n c W ð ) )   =   H 2( e ̂ (b V ,   a - 1V ))   =   H 2( e ̂ ( V , V ) a 1 b )     by   t h e   de f i ni t i o D e c ð   R 1 .   T h e   c ha l l e nge c r e a t e s   t h e   s e c ur e   i nde S S   by   r u nni n g   t h e   a l go r i t h m   S S I   Co n s t (P P ,   F C)   a n d   s e nds   S S   a s   a   c ha l l e n ge   t o   A R .   5)   M o r e   que ri e s :   A f t e r   t h e   a b o ve   c h a l l e n ge   q ue r y ,   A R   c a n   do   a ddi t i o na l   t ra pdo o r   que r i e s ,   w i t s a m e   r e s t r i c t i o t ha t   W i   ≠  W 0 W 1 ,   CH   a n s w e r s   t h e s e   que r i e s   a s   b e fo r e .   6)   O ut put :   E v e n t u a l l y ,   A R   o ut put s   i t s   gue s s   ð   ́   { 0,   1}   f o r   ð .       7.   P ER F O R M A N C O F   O V ER A L S K S - B F   S Y S TE M   In   t h i s   s e c t i o n,   w e   m e a s ur e   t h e   e ff i c i e n c y   of   t h e   pr o po s e s c h e m e   w i t h   M A N E T   r e s o ur c e s   us a b i l i t y   i n   t e r m s   o f   r e t r i e v e da t a   a n c o rr e s po n d i n e n e rgy   s a v i n g .   A l s o ,   w e   e v a l ua t e   o ur   s c h e m e   a n d   c o m pa r e   i t s   pe r f o r m a n c e   w i t h   P P S E   c o m po s e i n   [ 46].   T h e   e nt i r e   e xp e r i m e nt   de s i g i s   i m pl e m e n t e us i n M A T L A a ppl i c a t i o n   a n d   N S 2 . s i m u l a t o r   o n   a   W i ndo w s   s e r v e w i t a I nt e l (R Co r e (T M )   i 5 - 3032M   CP U   a t   2. 60G H z .   T h e   b l oo m   f i l t e r   a n e n c r y pt e da t a   r e t ri e v a l   w a s   pe r fo r m e w i t h   M A T L A B ,   a n t h e   e nt i r e   n e t w o r de s i g a nd  r e s i du a l   e n e r gy   c a l c ul a t i o w e r e   pe r f o r m e w i t n s s i m u l a t i o n .     7. 1 .      Ev al u ati o n   R e s u l ts   T o   b ui l a   s e c ur e   i n de w i t h   r a nke ke y w o r s e a r c h,   a n   o rdi n a r y   p o s t i n l i s t   a t t a c h e s   a   r e l e v a n c e   s c o r e   t o   e a c h   po s t i n e n t r y .   O ur   m e t h o r e pl a c e s   t h e   o ri g i n a l   v a l ue s   of   s c o r e s   w i t h   t h e   e n c r y pt e o n e s .     T h e   s i z e   o f   t h e   po s t i n l i s t s   i s   a b s o l ut e l y   l i n e a r   i n   t h e   s i z e   of   t h e   ke y w o r di c t i o n a r y .   T h e   a dd i t i o na l   b i t s   o e n c r y pt e r e l e v a n c e   s c o r e s   a r e   n o t   a n   i m po rt a nt   i s s ue   be c a us e   of   t h e   c h e a s t o r a ge   ov e r h e a o n   c l o ud  s e r v e r s .   O n   t h e   o t h e r   h a nd,   o ur   s c h e m e   t a ke s   a   l o n t i m e   t o   bui l t h e   s e c ur e   i n de x;   t hi s   i s   b e c a us e   t h e   s e c ur i t y   of   S K S - B F   h e a v i l y   r e l i e s   o n   t h e   b i l i n e a r   p a i ri n o pe r a t i o n   a n o pe r a t i o n s   o ve r   e l l i p t i c a l   c u r v e s .   S o ,   w e   d n o t   di s c us s   t h e   i n de c o n s t r uc t i o n   t i m e   h e r e ,   w e   s uppo s e   t h e   da t a   o w n e r   h a s   b ui l t   t h e   s e c ur e   s e a r c ha b l e   i n de x   a l r e a dy .   W e   foc us   o n   t h e   e ff i c i e n c y   of   t h e   s e a r c h :   a f t e r   r e c e i v i n t h e   t r a pdo o r   f r o m   t h e   us e r ,   t h e   s e r v e r   n e e ds   t o   c o m pa r e   t h e   t ra pdo o r   w i t t h e   s e a r c ha b l e   i n de x.   T h e   c o n s um e t i m e   i s   s h o w n   i n   t h e   f o l l ow i n g   f i gu r e s .   A s   t h e   e n c r y pt e s c o r e s   a r e   r a nke by   DW ,   t h e   c l o ud  s e r v e r   c a n   p r o c e s s   t h e   t o p - k   r e t r i e v a l   a l m o s t   a s   f a s t   a s   i n   t h e   pl a i n   t e xt   do m a i n.   F i g u r e   s h o w s   o ur   s e a r c h   t i m e   ov e r h e a a ga i n s t   i n c r e a s i n v a l ue s   o k   fo r   t h e   s a m e   i n de w i t h   t e n   que r i e ke y w o r ds   f o r   di f fe r e nt   n u m b e r s   o f   r e t ri e v e f i l e s   w i t h   t h e   s a m e   f i l e   c o l l e c t i o n   M   =   100 00,   a nd  di c t i o n a r y   ke y w o r N   =   4000 .           F i gu r e   1 .   T h e   t i m e   o v e rh e a o f   que r y   w h e n   l   =   10;   M   =   1000 a nd  N   =   4000       In  t e r m s   o f   s e a r c h   e f f i c i e n c y   e v a l ua t i o n,   w e   c o m pa r e   t h e   s e a r c h   t i m e   c o m pl e xi t y   w i t h   t h e   P P S E   s c h e m e   [ 46] .   T h e   m a i c o m put a t i o n   t o   pe r f o r m   a   q ue r y   i t he   c l o ud  s e r v e r   c o n s i s t s   o f   c o m put i ng  a nd  ra n k i n g   t h e   s i m i l a ri t y   s c o r e s   fo r   a l l   do c um e n t s   i n   t h e   da t a s e t   a n d   c h o o s i n t h e   t o p - k   r e s ul t s   f r o m   a l l   t h e   s c o r e do c um e n t s .   F o r   S K S - B F ,   que r y   e xe c ut i o n   i n   t h e   c l o ud  s e r v e r   i n c l ude s   o n e   pr o t o c o l   (L oc a t e   K e y w o r ds   a n r e t u rn s   t h e   r a nke ID   l i s t   o f   t o p - k   e n c r y pt e f i l e s   E nc F   t o   DU ).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   250 2 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   1 A p r i l   20 20  :     6 4   -   7 4   72   F i gu r e   s h o w s   t h a t ,   g i v e n   t h e   s a m e   num b e r   o f   que r i e ke y w o r ds   (l   =   1 0)  a nd  t h e   s a m e   s i z e   of   da t a   f i l e s   (M   =   10000),   w h e n   t h e   s i z e   of   ke y w o r di c t i o n a r y   c h a n ge s   f r o m   4000  t o   12000,   t h e   t i m e   ov e r h e a o t h e   s e a r c a l s o   i n c r e a s e s   l i n e a rl y   fo r   t h e   s c h e m e   P P S E ,   w hi l e   i t   r e m a i n s   c o n s t a nt   f o r   S K S - B F .   F i gu r e   s h o w s   t h a t ,   gi v e n   t h e   s a m e   n um b e r   o f   que r i e ke y w o r ds   (l   =   1 0)  a nd  t h e   s a m e   s i z e   o f   t h e   ke y w o r di c t i o n a r y   (N   =   4000),   w i t h   di f f e r e n t   n u m b e r s   o f   d o c um e n t s ,   t h e   t i m e   o ve r h e a o f   t h e   s e a r c h   i n c r e a s e s   l i n e a rl y   fo r   P P S E ,   w h i l e   i t   r e m a i n s   c o n s t a nt   f o r   S K S - B F .   F ur t h e r m o r e ,   t h e   s e a r c h   t i m e   of   S K S - BF   i s   s e n s i t i v e   t o   t h e   s i z e   of   t h e   ke y w o r di c t i o n a r y ,   a n i t   i s   i n s e n s i t i v e   t o   t h e   s i z e   of   t h e   da t a s e t ,   w hi l e   P P S E   s uff e r   a   qua d ra t i c   g r o w t h   a s   t h e   s i z e   o f   t h e   da t a s e t   i n c r e a s e s   a n t h e   s i z e   of   t h e   ke y w o r di c t i o n a r y   i n c r e a s e s .   H ow e ve r ,   f r o m   t h e   d i s c us s i o n s   a b o ve ,   w e   c a n   put   t h e   c o nc l us i o n s   t ha t   o ur  t e c hni que   ha s   l e s s   s e a r c t i m e   c o n s um pt i o n   t h a P P S E .   In  t e r m s   o f   c o m m uni c a t i o n   c o s t   w h i c h   i s   t h e   c o r e   p r o b l e m   o f   M A N E T ,   i t   i s   o bv i o us   t h a t   t h e   pr o po s e m e t h o r e duc e s   t h e   r e t ri e v e f i l e s ,   a n d   a c c o r di n g l y   t h e   c o m m u n i c a t i o n   p r o c e s s e s   s a ve s   t h e   n o de ’s   e n e r gy   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   4 .   T h e   e n e r gy   ove rh e a de c r e a s e s   l i n e a r l y .   T h e   p r o po s e s c h e m e   a vo i ds   unn e c e s s a r y   c o m m uni c a t i o n s ,   a nd  t h e r e f o r e   h a s   hi g hl y   c o n t r i b ut e i n   e n e rgy   s a v i n g.           F i gu r e   2 .   T h e   t i m e   o v e rh e a o f   que r y   w h e n   l   =   10;   M   =   10000   a n d   =   50       F i gu r e   3 .   T h e   t i m e   o v e rh e a o f   que r y   w h e n   l   =   10;   N   =   40 00  a n d   k   =   50           F i gu r e   4 .   T h e   s a v e e n e r gy   v s   n um b e o f   r e t r i e v e f i l e s       T h e   s i m u l a t i o e n v i r o nm e n t ,   a s   s h o w n   i n   T a b l e   1,   c o m p r i s e   50  n o de s   w i t h   i ni t i a l   b a t t e r y   p ow e r   2000  j o ul e .   A l l   t h e   s i m u l a t i o n ’s   t ra c e s   t a ke   pl a c e   a t   t h e   s e ndi n n o de .   S K S - B F   t a ke s   pl a c e   i n   20  s i m u l a t i o s e s s i o n s   o n   N S fo r   m ul t i pl e s   of   500  r e t ri e v e f i l e s   fo r   e a c h   s e a r c h   r e que s t .   D o w n l o a di n t h e   t o p - k   r e l e v a n t   f i l e s   f r o m   t h e   w h o l e   f i l e   c o l l e c t i o n   i s   a n   i m po r t a n t   c o n c e n t ra t i o n   po i nt   f r o m   M A N E T   de v e l o pe r   po i n t   v i e w .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   25 02 - 4752       E nhan c e   m an e t   us abi l i t y   f or   e n c r y p t e d   da t r e t r i e v al   f r om   c l oud  c om put i ng   ( F ai r ouz   She r   A l i )   73   T a b l e   1.   S i m u l a t i o E n v i r o n m e n t   N o . n o d e s   50   D a t a   s t re a m   CBR   Ba t t e r y   i n i t i a l   e n e r g y   2 0 0 0   j o u l e   Ro u t i n g   p ro t o c o l   D S D V   P a c k e t   s i z e   5 1 2   b y t e       8.   C O N C LU S I O N   In   t h i s   p a pe r ,   w e   s ugge s t   a   n o v e l   c o n s t r uc t i o n   o f   a   pub l i c   ke y   s e a r c h a b l e   e n c r y pt i o n   m e t h o d.   W e   us e   t h e   i n v e r t e i nde a nd  B l o o m   f i l t e r   t o   s pe e up  t h e   s e a r c h   p r o c e s s e s   w i t h   a   l a r ge   a m o unt   o f   ke y w o r ds .     T h e   s c h e m e   i s   e ff i c i e n t   b e c a us e   i t   r e l i e s   o n   p a i ri n o pe r a t i o n   o n   e l l i p t i c a l   c u r v e .   B e c a us e   t h e   s e a r c h   p a t t e rn  ha s   b e e n   i de n t i f i e a s   a n   i m po r t a n t   s e c uri t y   t hr e a t   i n   s e a r c ha b l e   e n c r y pt i o n   t e c hni que s ,   t h e   p r o po s e s c h e m e   f e a t ur e s   a   pr o b a b i l i s t i c   t r a pdo o r   c o n s t r uc t i o n   a l go r i t hm   t o   pr o t e c t   t h e   s e a r c h   p a t t e rn.   F i n a l l y ,   t h e   e xpe r i m e nt a l   a n s i m ul a t i o n   r e s ul t s   de m o n s t ra t e   t h a t   t h e   pr o po s e s c h e m e   n o t   o n l y   pr o pe r l y   t a c kl e s   t h e   s e c ur e   r a nke ke y w o r s e a r c h   i s s ue ,   b ut   a l s o   b r i n gs   a n   e nh a n c e m e nt   i t h e   r e duc t i o n   o f   da t a   c o m m u ni c a t i o t hr o ugh  t h e   s e a r c a nd  r e t ri e v a l   p r o c e s s e s .       R EF ER EN C ES   [ 1]   D X .   S o ng ,   e t   a l . ,   P r a c t i c a l   t e c hn i que s   f or   s e ar c he s   on  e nc r y p t e d   dat a ,   I P r o c e e di ng s   o f   I E E E   S y m po s i um   o n   S e c ur i t y   a nd  P r i v a c y .   I E E E ,   B e r ke l e y ,   C a l i f o r ni a ,   2 000 ,   pp. 44 - 55 .     [ 2]   E - J .   G o h,   S e c ur e   i nde xe s ,   C r y p t ol ogy   e P r i nt   A r c hi v e ,   R e por t   2 00 3/ 21 6,   20 03.     [ 3]   R .   C ur t m o l a ,   e t   al . ,   Se ar c hab l e   s y m m e t r i c   e nc r y p t i on:   i m pr ov e de f i n i t i on s   an e f f i c i e nt   c o ns t r u c t i on s ,     I n :   P r oc e e di ng s   o f   t he   13t A C M   c o nf e r e nc e   o C o m put e r   a n c om m uni c a t i o ns   s e c ur i t y .   A C M ,   A l e xa ndr i a ,   V A ,   U S A ,   2006 ,   pp .   79 - 88.     [ 4]   F .   S he r A l i   a nd  S .   F .   L u,   Se ar c h ab l e   E nc r y p t i on  w i t C o nj unc t i v e   F i e l F r e e   K e y w or Se ar c Sc he m e ,   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o N e t w o r a nd  I nf o r m a t i o S y s t e m s   f o r   C o m put e r s   ( I C N I S C ) ,   W uha n ,   2016 ,     pp.   26 0 - 264.     [ 5]   F .   S h e r A l i   a nd  S .   F .   L u,   S y m m e t r i c   K e y   E nc r y pt i o w i t C o nj unc t i v e   F i e l F r e e   K e y w o r S e a r c S c he m e ,   B r i t i s h   J ou r na l   of   M a t he m at i c s   &   C om pu t e r   S c i e nc e ,   V o l . 1 6,   N o . 6 ,   pp . 1 - 11 ,   2016 .     [ 6]   D .   B o ne h ,   e t   al . ,   P ubl i c   k e y   e nc r y p t i o w i t h   k e y w or s e ar c h ,   i P r o c .   o f   E U R O C R Y P 04 ,   V o l . 30 27  o f   L N C S .   S pr i ng e r ,   2 004 .     [ 7]   A . V .   V o r a ,   a nd  S .   H e g de ,   K e y w o r d - ba s e p r i v a t e   s e a r c hi ng   o c l o ud  da t a   a l o ng   w i t ke y w o r a s s o c i a t i o a nd   di s s o c i a t i o us i ng   c uc k o f i l t e r ,   I nt e r n at i on al   J our n al   o f   I n f or m at i on  Se c ur i t y ;   Sp r i nge r ,   B e r l i n / H e i d e l be r g   2018 ,   pp. 1 - 15.     [ 8]   S .   Y i n ,   L .   T e ng ,   J .   L i u,   D i s t r i bu t e S e a r c ha bl e   A s y m m e t r i c   E nc r y pt i o n” I ndone s i an   J o ur na l   of   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n and   C om pu t e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   V o l . 4,   N o . 3 ,   p p. 684 - 694,   D e c e m be r   201 6.   [ 9]   F .   S he r A l i   a nd  S .   F .   L u,   P ub l i c   K e y   E nc r y pt i o w i t C o nj u nc t i v e   F i e l F r e e   K e y w o r S e a r c h   S c he m e ,   I nt e r n at i on al   j our n al   o f   c om pu t e r s   &   t e c hno l og y ,   V o l . 15 ,   N o . 14 ,   p p. 74 23 - 7434 ,   201 6.   [ 10]   F .   S he r A l i ,   " P ub l i c   K e y   E nc r y pt i o w i t F i x e a nd  S ho r t   L e ng t h’   K e y w o r S e a r c h, "   I nt e r n at i on al   J o ur n al   of   C om put e r   A pp l i c a t i o ns ,   V o l . 154 ,   N o . 4,   p p. 1 - 8 ,   2016 .     [ 11]   C .   D .   M a nn i ng ,   e t   a l . ,   I nt r o duc t i o t o   I nf o r m a t i o R e t r i e v a l ,   R e a di ng ,   M A :   C am br i d ge   U P ,   20 08.     [ 12]   C .   W a ng ,   e t   al ., “ Se c u r e   r ank e k e y w or s e ar c ov e r   e nc r y p t e c l o ud  dat a ,   i P r o c .   I E E E   D i s t r i bu t e C o m put i ng   S y s t e m s   ( I C D C S 10) ,   G e no a ,   I t a l y ,   20 10 ,   p p.   25 3 - 262 .     [ 13]   S .   K a m a r a ,   e t   al . ,   D y nam i c   s e ar c ha bl e   s y m m e t r i c   e nc r y pt i on ,   i n   P r o c e e di ng s   o f   t he   201 A C M   C o nf e r e nc e   o C o m put e r   a n C o m m uni c a t i o ns   S e c ur i t y ,   s e r .   C C S   1 2.   N e w   Y o r k, N Y ,   U S A :   A C M ,   2 012 ,   pp . 965 - 97 6.     [ 14]   M .   N a v e e d,   e t   a l . ,   D y nam i c   s e ar c ha bl e   e nc r y p t i on  v i b l i nd   s t o r age ,   i P r o c e e di ng s   o f   t he   201 I E E E   S y m po s i um   o S e c ur i t y   a nd   P r i v a c y ,   2014 ,   pp . 63 9 - 654.     [ 15]   S .   K . ,   P a s u pul e t i ,   e t   a l . ,   A e f f i c i e n t   a n s e c u r e   p r i v a c y - pr e s e r v i ng   a pp r o a c f o r   o ut   s o ur c e da t a   o f   r e s o ur c e   c o ns t r a i ne m o bi l e   d e v i c e s   i c l o ud  c o m put i ng ,   J our na l   of   N e t w or k   and  C om p ut e r   A p pl i c a t i ons ,   V o l . 64 ,     pp. 12 - 22,   20 16 .     [ 16]   L   R a j a ,   e t   al . ,   A o v e r v i e w   o f   M A N E T :   a ppl i c a t i o ns ,   a t t a c ks   a nd   c ha l l e ng e s ,   I n t e r nat i on al   j o u r na l   of   c om pu t e r   s c i e nc e   and   m ob i l e   c om pu t i ng ,   V o l . 3,   N o . 1 ,   pp . 408 - 41 7,   J a nua r y - 2 014.     [ 17]   H .   A .   S ha ki r ,   e t   a l . ,   E nha nc e m e nt   o f   e ne r g y   c o nt r o l   r o u t i ng   p r o t o c o l   f o r   m o bi l e   a ho c   ne t w o r k   ba s e d   o hy br i pa r t i c l e   s w a r m   o pt i m i z a t i o w i t h   a n t   c o l o n y - ba s e e ne r gy   c o nt r o l   r o ut i ng ,   I n done s i an  J ou r na l   o f   E l e c t r i c al   E ngi ne e r i n and   C om pu t e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   V o l . 8,   N o . 2 ,   p p. 308 - 314,   2 017 .     [ 18]   R .   G up t a ,   M o bi l e   A d - hoc   ne t w o r ( M A N E T S )   :   P r o po s e s o l ut i o t o   s e c ur i t y   r e l a t e i s s u e s ,   I nd i an  J .   C om pu t .   Sc i .   E ng . ,   V o l . 2,   N o . 5 ,   p p. 7387 46,   2 011 .     [ 19]   G .   K i r by ,   e t   al . ,   A a pp r o a c t o   A d - ho c   c l o ud  c o m put i ng ,   E p r i n t   ar X i v : 1 002 . 47 38,   F e b. 201 0.     [ 20]   A .   K ha n, e t   al . , T o w a r ds   s e c ur e   m o bi l e   c l o ud  c o m put i ng :   A   s ur v e y ,   T he   I nt e r nat i o nal   J our n al   o f   e Sc i e nc e ,   V o l . 29 ,   N o . 3,   pp. 1278 - 12 99 ,   2 013 .     [ 21]   Z.   X i a ,   e t   al . ,   A   S e c ur e   a nd  D y na m i c   M ul t i - K e y w o r R a nke S e a r c S c he m e   o v e r   E nc r y pt e C l o ud  D a t a , .   I E E E   T r ans ac t i ons   on   P ar a l l e l   and   D i s t r i bu t e Sy s t e m s ,   V o l . 27 ,   N o . 2,   pp . 340 - 35 2,   20 16 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.