CN102246166B - 利用哈希算法的搜索引擎及其搜索方法 - Google Patents

Abstract

一种使用搜索引擎通过哈希提供者由用户进行的安全搜索的安全搜索方法。用户向哈希提供者注册。哈希提供者向搜索引擎发送唯一编号、经加密结果数据库和哈希化的索引。用户输入至少一个要搜索的搜索项。用户对该搜索项进行哈希化，并连同唯一编号向搜索引擎发送该搜索项。搜索引擎基于该唯一编号来搜索和选择哈希化的索引和经加密结果数据库。将取自经加密结果数据库的经加密结果数据集发送至用户。用户对结果集进行解密。

Description

利用哈希算法的搜索引擎及其搜索方法

技术领域

本发明涉及搜索引擎，并且更具体而言涉及使用哈希算法的搜索引擎。 

背景技术

运营web搜索引擎的组织基于个人输入到搜索引擎中的搜索项而取得大量关于个人的信息。搜索项揭示了个人日常活动、商业动向、个人思想。这种对个人的搜索的大规模且非常详细的积累导致许多隐私问题。 

某些搜索引擎已决定把向它们的搜索服务提供隐私增强作为其经营策略的一部分。现有的“隐私增强的”搜索引擎实现方式与大多数搜索引擎的不同之处在于：它们不记录搜索项和结果，或者运营组织仅将记录保持一段最短的时间。然而，使用这种类型的实现方式，运营搜索引擎的组织仍然能够获得搜索项和结果。 

发明内容

因此，本发明力图提供一种使用搜索引擎通过哈希提供者而由用户进行安全搜索的安全搜索方法。用户向哈希提供者注册。哈希提供者向搜索引擎发送唯一编号、经加密结果数据库以及哈希化的索引。用户输入要搜索的至少一个搜索项。用户将搜索项进行哈希化，并将该搜索项连同唯一编号发送至搜索引擎。搜索引擎基于该唯一编号搜索并选择哈希化的索引和经加密结果数据库。将取自经加密结果数据库的经加密结果数据集发送至用户。用户对结果集进行解密。 

附图说明

现在将参考随附的附图，仅通过示例的方式，对本发明的实施方式进行描述，在附图中： 

图1示出注册步骤的框图。 

图2至图3示出本发明的实施方式的搜索引擎组织的框图。 

具体实施方式

图1至图3示出本发明的搜索引擎系统的框图。在本发明中，例如通过索引字对要搜索的搜索引擎数据应用哈希算法。当请求搜索时，也对用户所输入的搜索项进行哈希化，使得发送至搜索引擎的项目仅由用户知晓。此外，使用对称加密来对搜索引擎的结果进行加密，这同样仅允许用户知晓他们的搜索结果，从而允许私有且匿名的搜索。 

本发明的搜索引擎系统要求搜索引擎组织具有明确遵守责任划分的至少两个不同团体，例如两个完全独立的组织，比如哈希提供者和搜索提供者。 

哈希提供者提供并维持签约或注册，该签约或注册用于让用户可以通过经修改的客户端(诸如浏览器“附加”)取得盐值(salt)、加密密钥和临时唯一编号。该唯一编号也许本质上是临时性的并且在有限时段中是唯一的。注册可以通过便于即时用户注册的简单方法来提供，并且根据用户所愿而多次进行。每次注册导致分配一组新的唯一id编号、盐值和密钥。可以在散布的用户间重复使用盐值和密钥对。优选的是，仅交换便于注册以及注册用户的规律性到期所必要的最低信息量。 

注册用于向用户分配唯一盐值(或者随机字符串)和唯一加密密钥。 

哈希提供者通过创建搜索引擎数据的加盐的哈希来创建哈希化的数据集。这包括创建搜索索引中所使用的字(并非一定是整个词组或文档)的哈希。哈希提供者还可以执行收集和维护搜索引擎数 据的功能，例如抓取网站并为其编制索引；或者也可以由向哈希提供者提供这一数据的另一组织来执行这些活动。 

哈希提供者还对URL以及搜索引擎作为结果或者结果数据库(例如页面描述和图像)而返回的其他数据进行对称加密。该加密密钥是先前向用户或用户组提供的加密密钥。所搜索的数据与作为结果而提供的数据被捆绑在一起，作为针对每个编入索引的页面的集合，而盐值和密钥也是集合且相互对应。 

举例而言，如果针对项目“户外”、“狗”和“屋舍”这些项目而对网页进行了索引，则使用盐值n对这些字进行独立哈希化。该网页具有http://xyz.tld/doghouse1234/html这一URL以及“用钱能买到的最好的狗舍”这一描述。用密钥n来加密URL和描述。盐值n和密钥n的集合捆绑在一起。 

另一独立团体，即搜索提供者，运营搜索引擎界面并维护针对哈希化的搜索引擎数据库执行哈希化的搜索项(字)的搜索的软件。哈希被视为字，被视为各自代表单个字，因此无需新的或额外的搜索算法。 

搜索提供者和哈希提供者将永不知晓用户向搜索引擎提交了什么项目或者搜索结果如何。 

参考图1，用户在哈希提供者界面上进行注册100。哈希提供者生成101一组盐值、加密密钥以及唯一临时编号。 

哈希提供者准备102搜索引擎数据的索引(数据1)，并使用算法或密码哈希函数(f1)以及盐值，来对搜索引擎数据进行哈希化，以获得要针对用户的搜索项而搜索的搜索引擎数据的加盐的哈希化的索引(数据1’)。哈希提供者还准备102结果数据库(数据2)并使用算法或对称加密函数(f2)以及密钥，来对结果数据库(数据2)进行加密，以获得对结果数据库中所提供的数据进行加密的经加密结果数据库(数据2’)。结果数据库优选地包括网站或图像的URL和简要描述。当遇到相关联的索引项目时，从结果数据库中选择出网站或图像的URL和简要描述。哈希提供者向用户发送103所述一 组盐值、加密密钥和唯一编号，并且哈希提供者向搜索引擎发送104搜索引擎数据的哈希化的索引(数据1’)、经加密结果数据库(数据2’)以及所述唯一编号。 

一旦哈希化的索引(数据1’)、经加密结果数据库(数据2’)和唯一编号被发送104至搜索提供者，用户即可将用户想在其中搜索的搜索项(字n)输入至经修改的客户端(诸如，具有由搜索提供者维护的“附加件”或“插件”的web浏览器)之中。经修改的客户端将使用算法或密码哈希(f1)对搜索项(字n)与用户的盐值进行哈希化108，以获得(字n’)。随后，经修改的客户端向搜索提供者所运营的搜索引擎界面提交110搜索项(字n’)和唯一编号。 

搜索提供者所运营的搜索引擎接收哈希化的值(字n’)，并且使用用户的唯一编号来选择112哈希化的索引(数据1’)以及对应的经加密结果数据库(数据2’)。搜索引擎在适当的哈希化的索引集中搜索114哈希化的搜索项(字n’)，以从取自经加密结果数据库(数据2’)的经加密数据中提供经加密结果集(数据3’)。该经加密数据(数据3’)继而发送118至用户。 

在用户接收120来自搜索引擎的数据3’之后，经修改的客户端对返回的经加密搜索结果数据3’进行解密122，并向用户展示124解密的结果数据3。如果用户决定搜索126额外的项目，则用户返回并输入106另一搜索。如果用户决定不搜索额外项目，则该方法结束。 

优选地针对每个用户或者一组用户使用唯一的盐值。在能够非常迅速地对所有搜索引擎数据进行哈希化的前提下，可以针对每个(或几乎每个)搜索或会话生成新的盐值，尽管这对于做到成功实现而言并非必需。如果不使用任何盐值，则实现将会是有缺陷的，这是因为搜索项可以被推断出来。 

哈希函数可以是任何迭代密码哈希函数。所得哈希的强度，例如原像抗性(pre-image resistance)，取决于所选哈希函数的特性。堪用的哈希算法的一个例子是SHA-256安全哈希算法，该算法由美 国国家安全局所设计，并由美国国家标准与技术研究院(NIST)作为美国联邦信息处理标准发布。 

可以使用任何对称密钥加密算法。堪用的密钥算法的一个例子是由美国政府改编为一种加密标准的、具有128或256比特密钥长度的高级加密标准(AES)。 

可以针对盐值和对称密钥二者使用相同的随机字符串，但不建议这样做，以防止有可能在相同的密钥被两个不同算法用于可能相关的内容时显露出密钥值的未来潜在攻击。 

哈希提供者与搜索提供者之间的职责分离应当如任何通常的职责分离(SOD)要求那样为可审计的。 

由哈希提供者向用户进行的密钥分发可以以自动的方式发生，经由SSL(安全套接层)或TLS(传输层安全)发给用户的客户端或客户端附加件；或者经由SSL或TLS手动下载。既不必要也不建议使用可以潜在地对用户进行唯一标识的更为复杂的密钥分发方案，如使用PKI(公开密钥基础结构)来以用户的唯一公开密钥来对密钥进行加密。 

本文所使用的术语只是为了描述特定实施方，而不是为了对本发明作出限制。除非上下文清楚地另有所指，否则本文所使用的单数形式“一个”、“一组”等旨在同时包括复数形式。还应理解，在用于本说明书之中时，术语“包括”和/或“包含”等指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件以及/或者其群组的存在或添加。 

可以利用任何合适的计算机可用或计算机可读介质。计算机可用或计算机可读介质可以例如但不限于：电子、磁、光、电磁、红外或者半导体系统、装置、设备或传播介质。计算机可读介质的更具体例子(非穷举性列表)包括以下所列：具有一个或更多个导线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、 光纤、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、诸如那些支持因特网或内联网的传输介质之类的传输介质、或者磁存储设备。注意，计算机可用或计算机可读介质甚至可以是在其上印有程序的纸张或其他合适的介质，这是因为可以例如经由对纸张或其他介质的光学扫描而电子地捕获所述程序，继而对其进行编译、解译或者除此之外在必要情况下以适当方式对其进行处理，并继而将其存储在计算机存储器中。在本文背景下，计算机可用或计算机可读介质可以是能够容纳、存储、通信、传播或传送用于由指令执行系统、装置或设备使用或与之相关的程序的任何介质。计算机可用介质可以包括在基带内或者作为载波的组成部分传播的、具有随其实现的计算机可用程序代码的数据信号。计算机可用程序代码可使用任何适当的介质来传输，这些介质包括但不限于：因特网、有线、光缆、RF等等。 

用于执行本发明的操作的计算机程序代码可以用诸如Java、Smalltalk、C++等之类的面向对象编程语言来编写。然而，用于执行本发明的操作的计算机程序代码亦可用诸如“C”编程语言或类似的编程语言之类的常规过程式编程语言来编写。程序代码可以作为独立的软件包而完全地在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上且部分地在远程计算机上、或者完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一情况下，远程计算机可通过局域网(LAN)或广域网(WAN)与用户的计算机连接，或者可以同外部计算机建立连接(例如，使用因特网服务提供者通过因特网来建立该连接)。 

以下参考根据本发明实施方式的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图来描述本发明。应当理解，流程图图示和/或框图的每个框、以及流程图图示和/或框图中的框的组合可以通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或者其他可编程数据处理装置的处理器以产生一种机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器 执行的所述指令创建出用于实现流程图和/或框图的一个或更多个框中所指令的功能/行为的装置。 

这些计算机程序指令还可以存储在下述计算机可读存储器中，这样的计算机可读存储器能够引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式发挥功能，从而使得存储于该计算机可读存储器中的指令产生包含实现流程图和/或框图的一个或更多个框中所指定功能/行为的指令装置的制品。 

计算机程序指令还可以加载至计算机或其他可编程数据处理装置上，以使在该计算机或其他可编程数据处理装置上执行的一系列操作步骤产生经计算机实现的过程，使得在该计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中所指定功能/行为的步骤。 

附图中的流程图和框图示例说明了根据本发明各实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能的实现方式的架构、功能和操作。就此而言，流程图或框图中的每个框可以代表包括用于实现一个或更多个指定逻辑功能的一个或更多个可执行指令的代码的模块、片段或部分。还应注意，在某些备选实现方式中，框中标记的功能可以不按附图中所标记的顺序发生。举例而言，图中示为前后相连的两个框实质上可以基本上同时地执行，或者这些框有时可以按相反顺序执行，这取决于所涉及的功能。还应注意，框图和/或流程图图示的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合，可以通过执行指定功能或行为的基于硬件的专用系统或者通过专用硬件和计算机指令的组合来实现。 

以下权利要求书中所有的装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、行为和等同物旨在包括用于与具体提出的其他要求保护的元件协同执行功能的任何结构、材料或行为。本发明的描述是出于说明和描述的目的而呈现的，而并非旨在穷举或者限于本发明的所公开形式。本领域一般技术人员将会理解，在不背离本发明的范围和精神的情况下可存在许多修改和变更。实施方式被选择和描述用以 最佳地解释本发明的原理以及实际应用，并且用以使其他本领域中技术人员能够针对具有适合于所设想的特定用途的各种修改的各实施方式理解本发明。 

已如此这般详地并参考本发明实施方式描述了本申请的发明，应当理解，在不背离本发明在随附权利要求书中所限定的范围的情况下，可以进行许多修改和变更。 

Claims (8)

1.一种用于执行搜索的方法，所述方法包括借助搜索引擎执行搜索，包括搜索提供者： 

接收来自哈希提供者的哈希化的索引、经加密结果数据库和唯一编号； 

存储与所述唯一编号关联的所述哈希化的索引和经加密结果数据库； 

接收来自用户的至少一个哈希化的搜索项和唯一编号； 

选择与所述唯一编号关联的所述哈希化的索引和经加密结果数据库；以及 

用所述哈希化的搜索项对所述哈希化的索引进行搜索，并在经加密结果集中向用户返回来自所述经加密结果数据库的数据。 

2.根据权利要求1所述的方法，还包括所述用户： 

接收所述经加密结果集； 

使用密钥对所述经加密结果集进行解密；以及 

显示纯文本搜索结果。 

3.根据权利要求2所述的方法，还包括所述搜索提供者在接收来自哈希提供者的哈希化的索引、经加密结果数据库和唯一编号之前： 

生成一组盐值、加密密钥和唯一编号； 

使用所述盐值，准备搜索引擎数据的加盐的哈希化的索引； 

使用所述加密密钥，准备搜索引擎数据的经加密结果数据库； 

向所述用户发送所述一组盐值、加密密钥和唯一编号；以及 

向搜索引擎发送所述哈希化的索引、所述经加密结果数据库和唯一编号。 

4.一种使用搜索引擎通过哈希提供者由用户进行的安全搜索的安全搜索方法，包括所述哈希提供者： 

生成一组盐值、加密密钥和唯一编号； 

使用所述盐值，准备搜索引擎数据的加盐的哈希化的索引； 

使用所述加密密钥，准备搜索引擎数据的经加密结果数据库； 

向所述用户发送所述一组盐值、加密密钥和唯一编号；以及 

向搜索引擎发送所述哈希化的索引、所述经加密结果数据库和唯一编号， 

所述方法进一步包括，一旦所述哈希化的索引、所述经加密结果数据库和唯一编号被发送至所述搜索引擎： 

接收所述用户输入的至少一个搜索项； 

使用所述盐值并对所述用户所输入的所述至少一个搜索项进行哈希化；以及 

向所述搜索引擎提交哈希化的至少一个搜索项以及所述唯一编号， 

所述方法包括借助搜索引擎执行搜索，包括搜索提供者： 

接收来自所述哈希提供者的哈希化的索引、经加密结果数据库和唯一编号； 

存储与所述唯一编号关联的所述哈希化的索引和经加密结果数据库； 

接收来自用户的至少一个哈希化的搜索项和唯一编号； 

选择与所述唯一编号关联的所述哈希化的索引和经加密结果数据库；以及 

用所述哈希化的搜索项对所述哈希化的索引进行搜索，并在经加密结果集中向用户返回来自所述经加密结果数据库的数据。 

5.一种用于执行搜索的系统，所述系统包括借助搜索引擎执行搜索，包括搜索提供者，还包括： 

用于接收来自哈希提供者的哈希化的索引、经加密结果数据库和唯一编号的装置； 

用于存储与所述唯一编号关联的所述哈希化的索引和经加密结果数据库的装置； 

用于接收来自用户的至少一个哈希化的搜索项和唯一编号的装 置； 

用于选择与所述唯一编号关联的所述哈希化的索引和经加密结果数据库的装置；以及 

用于用所述哈希化的搜索项对所述哈希化的索引进行搜索，并在经加密结果集中向用户返回来自所述经加密结果数据库的数据的装置。 

6.根据权利要求5所述的系统，还包括所述用户： 

用于接收所述经加密结果集的装置； 

用于使用密钥对所述经加密结果集进行解密的装置；以及 

用于显示纯文本搜索结果的装置。 

7.根据权利要求6所述的系统，还包括： 

用于生成一组盐值、加密密钥和唯一编号的装置； 

用于使用所述盐值，准备搜索引擎数据的加盐的哈希化的索引的装置； 

用于使用所述加密密钥，准备搜索引擎数据的经加密结果数据库的装置； 

用于向所述用户发送所述一组盐值、加密密钥和唯一编号的装置；以及 

用于向搜索引擎发送所述哈希化的索引、所述经加密结果数据库和唯一编号的装置。 

8.一种使用搜索引擎通过哈希提供者由用户进行的安全搜索的安全搜索系统，包括所述哈希提供者： 

用于生成一组盐值、加密密钥和唯一编号的装置； 

用于使用所述盐值，准备搜索引擎数据的加盐的哈希化的索引的装置； 

用于使用所述加密密钥，准备搜索引擎数据的经加密结果数据库的装置； 

用于向所述用户发送所述一组盐值、加密密钥和唯一编号的装置；以及 

用于向搜索引擎发送所述哈希化的索引、所述经加密结果数据库和唯一编号的装置；

所述系统进一步包括： 

用于接收所述用户输入的至少一个搜索项的装置； 

用于使用所述盐值并对所述用户所输入的所述至少一个搜索项进行哈希化的装置；以及 

用于向所述搜索引擎提交哈希化的至少一个搜索项以及所述唯一编号的装置， 

所述系统还包括借助搜索引擎执行搜索，包括搜索提供者： 

用于接收来自所述哈希提供者的哈希化的索引、经加密结果数据库和唯一编号的装置； 

用于存储与所述唯一编号关联的所述哈希化的索引和经加密结果数据库的装置； 

用于接收来自用户的至少一个哈希化的搜索项和唯一编号的装置； 

用于选择与所述唯一编号关联的所述哈希化的索引和经加密结果数据库的装置；以及 

用于用所述哈希化的搜索项对所述哈希化的索引进行搜索，并在经加密结果集中向用户返回来自所述经加密结果数据库的数据的装置。 

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