Analysing the encrypted search algorithms on encrypted data

Abstract

In this thesis, we study the static and dynamic Searchable Symmetric Encryption (SSE) schemes (Cash et al. (2014), Kamara and Moataz (2017)). We present different approaches for secure single- and multi-keyword ranked searches, that are: Sorted, OPEBased, Paillier-Based, Embedded, and Matrix-Based. We extend the base schemes according to these approaches so that the matching documents of a search query are ranked by a relevance score calculation technique like term frequency (tf), term frequency-inverse document frequency (tf-idf) or keyword frequency, depending on the characteristics of the scheme. For this, the existing structures of the schemes are modified since they cannot be directly used for ranked searches. Therefore, the ranking facility is added to them. Further, Matrix-Based Approach is a new hybrid approach that is based on an updated structure of the static scheme (Cash et al. (2014)) and fills a matrix to rank the relevant documents for a search keyword, as in the work (Ibrahim et al. (2012)), however, computing the matrix is totally different from their work.

Bu tez çalışmasında, statik ve dinamik aranabilir simetrik şifreleme şemalarını inceliyoruz (Cash vd. (2014), Kamara ve Moataz (2017)). Tek ve çoklu kelime içeren sorgularla yapılan güvenli sıralı aramalar için farklı yaklaşımlar sunuyoruz: Sıralı, OPETabanlı, Paillier-Tabanlı, Gömülü ve Matris-Tabanlı. Temel şemaları bu yaklaşımlara göre genişletiyoruz, böylece bir arama sorgusu ile eşleşen dok¨umanlar, kullanılan şemanın karakteristiklerine bağlı olarak terim frekansı, terim frekansı-ters doküman frekansı, ya da kelime frekansı gibi bir ilgi puanı hesaplama tekniğine göre sıralanır. Şemaların mevcut veri yapıları, sıralı aramalar için kullanılamadığından dolayı bu yapılara sıralama özelliği eklenerek değiştirilmiştir. Ayrıca, Matris-Tabanlı Yaklaşım, Cash vd.’nin statik şemasının güncellenmiş versiyonunu temel alan ve Ibrahim vd. (2012)’nin çalışmasında olduğu gibi bir aranan kelimeye ilgili olan dokümanları sıralamak için bir matristen yararlanan hibrit bir yapıya sahip yeni bir yaklaşımdır. Ancak, bu yaklaşımın matrisi hesaplama yöntemi Ibrahim vd.’nin çalışmasından tamamen farklıdır.