随着信息的膨胀和云计算技术的发展,越来越多的人需要把数据存放在拥有大存储量的服务器上。为了保护敏感信息,通常会将私有数据加密后再存储到服务器上。这将会带来另一个难题,即在不泄露数据信息的情况下,如何对加密数据进行高效地关键词查询,从而使得支持关键词查询的公钥加密方案成为了研究热点。现有研究主要集中在两个方面：第一,构造查询功能更丰富的方案,比如支持析取关键词查询,布尔查询,以及范围查询等等；第二,对已有的方案进行改进,使得该方案更高效更安全。然而现有研究在功能、效率和安全上仍有待改进,为此,本文的研究重点就是如何构造查询功能更强且效率更优的公钥加密方案,取得了以下研究成果：(1)利用一元n次方程根与系数的关系,设计了一种将索引词集合与查询词集合转化成正交向量集合的方法,该方法构造出的向量蕴含了关键词信息。基于上述向量集合以及双线性配对函数工具,构造了一个支持析取关键词查询的公钥加密方案。相比于现有的同类方案,提出的方案在时间和空间复杂度上更优。此外,根据选择关键词攻击下的不可区分性(IND-CKA)安全概念,提出了一个叫做0-安全的安全性定义,并证明了提出的方案在0-安全定义下是安全的。(2)不少应用所涉及的查询关键词的数量是有限的,基于该应用背景,设计了一个将索引关键词集和查询关键词集分别转化成长度为N的“0-1”字符串的通用方法,其中N为所有可用查询关键词的个数。利用该方法和支持内积的谓词加密方案,提出了一个可同时支持析取和合取关键词查询的公钥加密方案,并证明了该方案是IND-CKA安全的。这是第一个对加密数据同时支持合取与析取关键词查询的公钥加密方案。(3)根据范围值可以压缩的性质,提出了一种将范围值转换成0-1-*”字符串的方法。利用该方法与支持内积的谓词加密方案,构造了一个新的支持多维范围查询的公钥加密方案。相比现有的同类方案,所提出方法构造的方案不仅是适应性安全的,且匹配时间和陷门长度都有所减少。此外,由于该方案是基于谓词加密方案的,因此当效率更优的谓词加密方案出现时,该方案的效率也会相应提升。这体现了提出的方案具有良好的扩展性。(4)在一般可查询的公钥加密方案中,数据发送方与接收方是多对一关系。针对数据发送方与接收方为多对多的特殊业务场景,利用对偶加密系统、对偶配对矢量技术,以及一个将复合阶群转换成素数阶群的工具,提出了一个在素数群上完全安全的基于属性的加密方案。理论分析表明,相对于已有的同类方案,提出的方案在时空复杂度上有所提升。