27、SecureString 2.0：加密字符串计算的新视角

SecureString 2.0：加密字符串计算的新视角

1. 引言

云计算凭借按需付费模式，吸引众多企业将计算能力外包，以节省维护成本和初始开支。然而，敏感信息外包存在安全风险，如窃听和破坏。对于仅存储在云端的数据，可采用端到端加密系统；但对于加密数字计算和加密字符串修改操作，面临着诸多挑战。

此前，使用可信第三方、多方协作或加密硬件虽能解决部分问题，但存在灵活性降低、成本增加等弊端。SecureString 1.0 首次尝试用纯软件方案解决这些问题，不过存在明显局限性，因此改进后的 SecureString 2.0 应运而生。

2. 加密和解密方案

SecureString 2.0 的加密和解密方案旨在保护字符在不可信网络中的机密性，明文不得离开可信节点，具体步骤如下：

2.1 加密步骤

1. 选择输入参数：多字母组长度 (n \in N)、并发加密步骤数 (a \in N)、填充字符和底层加密系统。
2. 所有可信节点协商共享密钥。
3. 创建包含 (a) 个加密步骤的客户端存储库，每个步骤包含所有可能的密文 (n) - 元组，加密时将随机字符串（盐）附加到明文 (n) - 元组末尾，再用选定的加密系统和密钥加密。
4. 为每个新明文 (v) 选择一个未使用的加密步骤。
5. 将 (v) 分割成 (n) - 元组，若长度不能被 (n) 整除，用填充字符补齐。
6. 在客户端存储库中查找每个明文 (n) - 元组，替换为其加密版本。
7. 按顺序组合加密后的 (n) - 元组，得到密文。