With the rapid growth of smart devices and mobile internet, large-scale data processing is becoming increasingly important, while mobile devices remain resource-constrained. Mobile Cloud Computing (MCC) addresses this limitation by offloading tasks to the cloud. Nevertheless, the widespread adoption of MCC also raises challenges such as data privacy, selective computation, efficient revocation, and keyword search. Additionally, the development of quantum computers also threatens data security in MCC. To address these challenges, we propose an efficient quantum-resistant delegable data analysis scheme with revocation and keyword search (EQDDA-RKS) for MCC. In the proposed scheme, an authorised mobile device can perform keyword searches and compute inner product values over encrypted data without disclosing any additional information. Meanwhile, if a user's function key is compromised, it can be revoked. To alleviate the burden on mobile devices, most of the computation which should be executed by the mobile device is outsourced to a cloud server, and the mobile device only needs to interact with a central authority once. Furthermore, an authorised mobile device can temporarily delegate its keyword search and function computation rights to a delegatee in case the device becomes unavailable due to power depletion, going offline, etc. Our scheme is formally proven secure in the standard model against quantum attacks, chosen plaintext attacks, chosen keyword attacks, and outside keyword guessing attacks. Furthermore, the analysis demonstrates that the number of interactions between a mobile device and the central authority is $O(1)$ in our scheme, rather than growing linearly with the number of functions, which is well-suited for MCC scenarios.


翻译:随着智能设备与移动互联网的快速发展,大规模数据处理日益重要,而移动设备仍受资源限制。移动云计算(MCC)通过将任务卸载至云端以应对此限制。然而,MCC的广泛采用也带来了数据隐私、选择性计算、高效撤销及关键词搜索等挑战。此外,量子计算机的发展也对MCC中的数据安全构成威胁。为应对这些挑战,本文提出一种适用于MCC的高效抗量子可委托数据分析方案,支持撤销与关键词搜索(EQDDA-RKS)。在该方案中,授权移动设备可在不泄露任何额外信息的前提下,对加密数据执行关键词搜索并计算内积值。同时,若用户函数密钥泄露,可予以撤销。为减轻移动设备负担,本应由移动设备执行的大部分计算被外包至云服务器,移动设备仅需与中央授权机构交互一次。此外,当设备因电量耗尽、离线等原因不可用时,授权移动设备可将其关键词搜索与函数计算权限临时委托给受托方。本方案在标准模型下被形式化证明可抵抗量子攻击、选择明文攻击、选择关键词攻击及外部关键词猜测攻击。分析进一步表明,本方案中移动设备与中央授权机构的交互次数为$O(1)$,而非随函数数量线性增长,这非常适用于MCC场景。

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