基於同態加密的雲存儲平臺檢索方法
2023-06-03 02:08:56
基於同態加密的雲存儲平臺檢索方法
【專利摘要】本發明涉及計算機雲計算領域，公開了一種基於同態加密的雲存儲平臺檢索方法，包括以下具體步驟：加密步驟：將明文段mi轉化為密文段ci，所述密文段ci由第一數對n取模得到，所述第一數至少包括一個明文段mi與一個第二數的和，所述第二數為私鑰p與隨機整數e的乘積；檢索步驟：採用上述加密步驟將用戶檢索的關鍵字k作為明文段mi得到檢索密文Key；將第三數對n取模得到匹配值，當匹配值為零，這表示檢索成功，所述第三數為檢索密文Key與密文段ci之差與公鑰q的乘積，所述私鑰p與公鑰q的乘積為n。本發明的優點在於，計算步驟少，檢索效率高，複雜度低，具有較高的應用價值。
【專利說明】基於同態加密的雲存儲平臺檢索方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於計算機雲計算領域，特別涉及一種基於同態加密的雲存儲平臺檢索方法。
【背景技術】
[0002]目前，公司在面對海量的業務數據，普遍存在管理難和隱私安全的問題。業務數據的管理要求高效存儲、高效讀取、高可用性以及高保密性，傳統的關係型資料庫對這些大數據的運算需要搭配高性能的機器，運算時間長，分析結果存在嚴重滯後性，這些不僅導致錯過了對相應行為採取有效措施的最佳時機，而且還有可能導致公司隱私數據的洩漏。基於傳統關係型資料庫的數據管理難以滿足其要求，或需付出高昂的成本代價實現。
[0003]在現有的數據安全管理機制中，數據的安全性與效率始終是一對相互糾纏，無法兩全的問題。隨著雲計算的概念被消費者日益接受，大量的私人數據信息被存儲到雲存儲伺服器上，隨之而來的就是這些數據的安全性和伺服器的工作效率的協調和權衡。為了能夠盡最大可能地減少用戶數據洩露的危險，同時也要能夠兼顧到現有伺服器的數據計算能力和數據處理的實時性要求，有必要研發一種可以兼顧數據安全性和數據處理效率的新型檢索方法。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術無法很好地兼顧數據安全性和數據處理效率的缺點，提供了一種基於同態加密的雲存儲平臺檢索方法。
[0005]為實現上述目的，本發明可採取下述技術方案:
[0006]一種基於同態加密的雲存儲平臺檢索方法，包括以下具體步驟:
[0007]加密步驟:將明文段11^轉化為密文段Ci，所述密文段Ci由第一數對η取模得到，所述第一數至少包括一個明文段Hii與一個第二數的和，所述第二數為私鑰P與隨機整數e的乘積；
[0008]檢索步驟:採用上述加密步驟將用戶檢索的關鍵字k作為明文段Hii得到檢索密文Key ;將第三數對η取模得到匹配值，當匹配值為零，這表示檢索成功，所述第三數為檢索密文Key與密文段Ci之差與公鑰q的乘積，所述私鑰P與公鑰q的乘積為η。
[0009]於本發明的實施例中，還包括以下步驟:
[0010]轉換步驟:將待加密的明文M進行分段，保證分段後的明文段Hii可以由一個小於η的整數m進行替換，所述明文段Hii與整數m之間具有惟一的對應關係，所述η表示一個比所有與明文段Hii相對應的整數m均大的整數；
[0011]拼接步驟:將密文段Ci依次首尾相接得到密文C。
[0012]於本發明的實施例中，還包括以下具體步驟，
[0013]參數選擇步驟:任意選取一個安全參數λ，令η = 0(λ2), θ = λ4，將η作為私鑰P，將Θ作為公鑰q。
[0014]於本發明的實施例中，所述隨機整數e e (_2λ，2λ)，每次使用時，均重新生成隨機整數e。
[0015]本發明具有以下的顯著技術效果:
[0016]可以在保證數據安全性的基礎上，有效地避免了數據比對過程中的複雜計算，極大地簡化了計算步驟，提高了檢索效率。進一步地，對於一些高度格式化的數據，例如身份證號碼等，對於個人而言具有高度私密性的信息，應用下述的實施例，可以得到較好的檢索效果，檢索效率高，在比對過程中無需解密，因此具有較好的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為基於同態加密的雲存儲平臺檢索方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例對本發明作進一步的詳細描述。
[0019]實施例1
[0020]同態加密是基於數學難題的計算複雜性理論的密碼學技術。對經過同態加密的數據進行處理得到一個輸出，將這一輸出進行解密，其結果與用同一方法處理未加密的原始數據得到的輸出結果是一樣的。
[0021]同態加密機制基於秘密同態的概念，是秘密同態的一個子集。秘密同態在不解密密文的條件下，通過對密文執行操作就能夠實現對明文數據的各種計算。在雲計算領域，雲存儲伺服器存儲著大量數據，其中有一部分是用戶不願意公開的密文數據，當用戶希望對明文數據進行某種操作的時候，雲端只需在密文上完成相關計算，就能把所需數據的密文值返回，雲端伺服器在整個過程中不接觸明文，實現了用戶的隱私保護。本發明則基於同態加密算法設計的一種檢索方法，使得在保證密文不被解密的情況下，實現高效、安全的對數據的進行檢索，從而保證物聯網中海量數據信息的安全存儲和高效檢索，保證用戶的隱私安全問題。
[0022]一種基於同態加密的雲存儲平臺檢索方法，包括以下具體步驟:
[0023]加密步驟100:將明文段Hii轉化為密文段Ci，所述密文段Ci由第一數對η取模得至|J，所述第一數至少包括一個明文段Hli與一個第二數的和，所述第二數為私鑰P與隨機整數e的乘積；
[0024]檢索步驟200:採用上述加密步驟100將用戶檢索的關鍵字k作為明文段Hii得到檢索密文Key ;將第三數對η取模得到匹配值，當匹配值為零，這表示檢索成功，所述第三數為檢索密文Key與密文段Ci之差與公鑰q的乘積，所述私鑰P與公鑰q的乘積為η。當匹配值非零，則表示匹配失敗，則此次檢索失敗。
[0025]當明文M較長，無法在一次操作中進行加密時，需要對明文進行分段，具體採用以下步驟:
[0026]轉換步驟300:將待加密的明文M進行分段，保證分段後的明文段叫可以由一個小於η的整數m進行替換，所述明文段Hii與整數m之間具有惟一的對應關係，所述η表示一個比所有與明文段％相對應的整數m均大的整數；轉換步驟300的意義在於，可以提取明文M中的有效的信息所在的數據段，例如，已知身份證號碼中包含出生年月信息，通過選擇對明文M的分段長度，截取包括有出生年月信息的特定長度的數據段作為明文段Hli進行加密，將加密後的密文段Ci直接地應用檢索步驟200與檢索密文Key進行比較，即可以高效快速地獲得檢索結果。
[0027]拼接步驟400:將密文段Ci依次首尾相接得到密文C。
[0028]為了能夠進一步地提高數據的安全性，所述雲存儲平臺檢索方法還包括以下具體步驟，
[0029]參數選擇步驟500:任意選取一個安全參數λ ,令η = O (λ2), θ = λ4，將η作為私鑰P，將Θ作為公鑰q。通常而言，經過上述步驟得到的私鑰P以及公鑰q均為隨機的數值，作為一種優選方案，私鑰P採用512bit長度，相比私鑰P，公鑰q的長度則更長，在實際的應用中，公鑰q的長度可選為517_520bit長度。為了進一步地降低加密的複雜程度，確定公鑰q以及私鑰P後，計算n的歐拉函數Φ (n)，隨機產生一個不大於Φ (n)的整數作為隨機整數e，優選地，令I < e < Φ (n)，以進一步降低加密計算的複雜程度。
[0030]此外，另一種可選的隨機整數e選擇方式是令所述隨機整數e e (_2λ，2λ)，每次使用時，均重新生成隨機整數e。
[0031]總之，以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利的涵蓋範圍。
【權利要求】
1.一種基於同態加密的雲存儲平臺檢索方法，其特徵在於，包括以下具體步驟:加密步驟(100):將明文段％轉化為密文段Ci，所述密文段Ci由第一數對η取模得到，所述第一數至少包括一個明文段Hii與一個第二數的和，所述第二數為私鑰P與隨機整數e的乘積； 檢索步驟(200):採用上述加密步驟(100)將用戶檢索的關鍵字k作為明文段％得到檢索密文Key ;將第三數對η取模得到匹配值，當匹配值為零，這表示檢索成功，所述第三數為檢索密文Key與密文段Ci之差與公鑰q的乘積，所述私鑰P與公鑰q的乘積為η。
2.根據權利要求1所述的雲存儲平臺檢索方法，其特徵在於，還包括以下步驟:轉換步驟(300):將待加密的明文M進行分段，保證分段後的明文段叫可以由一個小於η的整數m進行替換，所述明文段Hii與整數m之間具有惟一的對應關係，所述η表示一個比所有與明文段Hii相對應的整數m均大的整數；拼接步驟(400):將密文段Ci依次首尾相接得到密文C。
3.根據權利要求1所述的雲存儲平臺檢索方法，其特徵在於，還包括以下具體步驟， 參數選擇步驟(500):任意選取一個安全參數λ，令η — O (λ2), θ = λ4，將η作為私鑰P，將Θ作為公鑰q。
4.根據權利要求3所述的雲存儲平臺檢索方法，其特徵在於，所述隨機整數ee(-2λ，2λ)，每次使用時，均重新生成隨機整數e。
【文檔編號】G06F17/30GK104077356SQ201410240922
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月31日 優先權日:2014年5月31日
【發明者】琚春華, 黃治移, 肖亮, 魏建良, 鮑福光 申請人:浙江工商大學