基于同態(tài)加密的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)云計(jì)算領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于同態(tài)加密的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法，包括以下具體步驟：加密步驟：將明文段mi轉(zhuǎn)化為密文段ci，所述密文段ci由第一數(shù)對(duì)n取模得到，所述第一數(shù)至少包括一個(gè)明文段mi與一個(gè)第二數(shù)的和，所述第二數(shù)為私鑰p與隨機(jī)整數(shù)e的乘積；檢索步驟：采用上述加密步驟將用戶檢索的關(guān)鍵字k作為明文段mi得到檢索密文Key；將第三數(shù)對(duì)n取模得到匹配值，當(dāng)匹配值為零，這表示檢索成功，所述第三數(shù)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(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，計(jì)算步驟少，檢索效率高，復(fù)雜度低，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于同態(tài)加密的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于計(jì)算機(jī)云計(jì)算領(lǐng)域，特別涉及一種基于同態(tài)加密的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，公司在面對(duì)海量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，普遍存在管理難和隱私安全的問(wèn)題。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的管理要求高效存儲(chǔ)、高效讀取、高可用性以及高保密性，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)這些大數(shù)據(jù)的運(yùn)算需要搭配高性能的機(jī)器，運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，分析結(jié)果存在嚴(yán)重滯后性，這些不僅導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)了對(duì)相應(yīng)行為采取有效措施的最佳時(shí)機(jī)，而且還有可能導(dǎo)致公司隱私數(shù)據(jù)的泄漏。基于傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)管理難以滿足其要求，或需付出高昂的成本代價(jià)實(shí)現(xiàn)。
[0003]在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)安全管理機(jī)制中，數(shù)據(jù)的安全性與效率始終是一對(duì)相互糾纏，無(wú)法兩全的問(wèn)題。隨著云計(jì)算的概念被消費(fèi)者日益接受，大量的私人數(shù)據(jù)信息被存儲(chǔ)到云存儲(chǔ)服務(wù)器上，隨之而來(lái)的就是這些數(shù)據(jù)的安全性和服務(wù)器的工作效率的協(xié)調(diào)和權(quán)衡。為了能夠盡最大可能地減少用戶數(shù)據(jù)泄露的危險(xiǎn)，同時(shí)也要能夠兼顧到現(xiàn)有服務(wù)器的數(shù)據(jù)計(jì)算能力和數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性要求，有必要研發(fā)一種可以兼顧數(shù)據(jù)安全性和數(shù)據(jù)處理效率的新型檢索方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法很好地兼顧數(shù)據(jù)安全性和數(shù)據(jù)處理效率的缺點(diǎn)，提供了一種基于同態(tài)加密的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案:
[0006]一種基于同態(tài)加密的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法，包括以下具體步驟:
[0007]加密步驟:將明文段11^轉(zhuǎn)化為密文段Ci，所述密文段Ci由第一數(shù)對(duì)η取模得到，所述第一數(shù)至少包括一個(gè)明文段Hii與一個(gè)第二數(shù)的和，所述第二數(shù)為私鑰P與隨機(jī)整數(shù)e的乘積；
[0008]檢索步驟:采用上述加密步驟將用戶檢索的關(guān)鍵字k作為明文段Hii得到檢索密文Key ;將第三數(shù)對(duì)η取模得到匹配值，當(dāng)匹配值為零，這表示檢索成功，所述第三數(shù)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]于本發(fā)明的實(shí)施例中，還包括以下步驟:
[0010]轉(zhuǎn)換步驟:將待加密的明文M進(jìn)行分段，保證分段后的明文段Hii可以由一個(gè)小于η的整數(shù)m進(jìn)行替換，所述明文段Hii與整數(shù)m之間具有惟一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述η表示一個(gè)比所有與明文段Hii相對(duì)應(yīng)的整數(shù)m均大的整數(shù)；
[0011]拼接步驟:將密文段Ci依次首尾相接得到密文C。
[0012]于本發(fā)明的實(shí)施例中，還包括以下具體步驟，
[0013]參數(shù)選擇步驟:任意選取一個(gè)安全參數(shù)λ，令η = 0(λ2), θ = λ4，將η作為私鑰P，將Θ作為公鑰q。
[0014]于本發(fā)明的實(shí)施例中，所述隨機(jī)整數(shù)e e (_2λ，2λ)，每次使用時(shí)，均重新生成隨機(jī)整數(shù)e。
[0015]本發(fā)明具有以下的顯著技術(shù)效果:
[0016]可以在保證數(shù)據(jù)安全性的基礎(chǔ)上，有效地避免了數(shù)據(jù)比對(duì)過(guò)程中的復(fù)雜計(jì)算，極大地簡(jiǎn)化了計(jì)算步驟，提高了檢索效率。進(jìn)一步地，對(duì)于一些高度格式化的數(shù)據(jù)，例如身份證號(hào)碼等，對(duì)于個(gè)人而言具有高度私密性的信息，應(yīng)用下述的實(shí)施例，可以得到較好的檢索效果，檢索效率高，在比對(duì)過(guò)程中無(wú)需解密，因此具有較好的應(yīng)用前景。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為基于同態(tài)加密的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法的流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0019]實(shí)施例1
[0020]同態(tài)加密是基于數(shù)學(xué)難題的計(jì)算復(fù)雜性理論的密碼學(xué)技術(shù)。對(duì)經(jīng)過(guò)同態(tài)加密的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到一個(gè)輸出，將這一輸出進(jìn)行解密，其結(jié)果與用同一方法處理未加密的原始數(shù)據(jù)得到的輸出結(jié)果是一樣的。
[0021]同態(tài)加密機(jī)制基于秘密同態(tài)的概念，是秘密同態(tài)的一個(gè)子集。秘密同態(tài)在不解密密文的條件下，通過(guò)對(duì)密文執(zhí)行操作就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)明文數(shù)據(jù)的各種計(jì)算。在云計(jì)算領(lǐng)域，云存儲(chǔ)服務(wù)器存儲(chǔ)著大量數(shù)據(jù)，其中有一部分是用戶不愿意公開(kāi)的密文數(shù)據(jù)，當(dāng)用戶希望對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行某種操作的時(shí)候，云端只需在密文上完成相關(guān)計(jì)算，就能把所需數(shù)據(jù)的密文值返回，云端服務(wù)器在整個(gè)過(guò)程中不接觸明文，實(shí)現(xiàn)了用戶的隱私保護(hù)。本發(fā)明則基于同態(tài)加密算法設(shè)計(jì)的一種檢索方法，使得在保證密文不被解密的情況下，實(shí)現(xiàn)高效、安全的對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)行檢索，從而保證物聯(lián)網(wǎng)中海量數(shù)據(jù)信息的安全存儲(chǔ)和高效檢索，保證用戶的隱私安全問(wèn)題。
[0022]一種基于同態(tài)加密的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法，包括以下具體步驟:
[0023]加密步驟100:將明文段Hii轉(zhuǎn)化為密文段Ci，所述密文段Ci由第一數(shù)對(duì)η取模得至|J，所述第一數(shù)至少包括一個(gè)明文段Hli與一個(gè)第二數(shù)的和，所述第二數(shù)為私鑰P與隨機(jī)整數(shù)e的乘積；
[0024]檢索步驟200:采用上述加密步驟100將用戶檢索的關(guān)鍵字k作為明文段Hii得到檢索密文Key ;將第三數(shù)對(duì)η取模得到匹配值，當(dāng)匹配值為零，這表示檢索成功，所述第三數(shù)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(dāng)匹配值非零，則表示匹配失敗，則此次檢索失敗。
[0025]當(dāng)明文M較長(zhǎng)，無(wú)法在一次操作中進(jìn)行加密時(shí)，需要對(duì)明文進(jìn)行分段，具體采用以下步驟:
[0026]轉(zhuǎn)換步驟300:將待加密的明文M進(jìn)行分段，保證分段后的明文段叫可以由一個(gè)小于η的整數(shù)m進(jìn)行替換，所述明文段Hii與整數(shù)m之間具有惟一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述η表示一個(gè)比所有與明文段％相對(duì)應(yīng)的整數(shù)m均大的整數(shù)；轉(zhuǎn)換步驟300的意義在于，可以提取明文M中的有效的信息所在的數(shù)據(jù)段，例如，已知身份證號(hào)碼中包含出生年月信息，通過(guò)選擇對(duì)明文M的分段長(zhǎng)度，截取包括有出生年月信息的特定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段作為明文段Hli進(jìn)行加密，將加密后的密文段Ci直接地應(yīng)用檢索步驟200與檢索密文Key進(jìn)行比較，即可以高效快速地獲得檢索結(jié)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(jìn)一步地提高數(shù)據(jù)的安全性，所述云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法還包括以下具體步驟，
[0029]參數(shù)選擇步驟500:任意選取一個(gè)安全參數(shù)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(jīng)過(guò)上述步驟得到的私鑰P以及公鑰q均為隨機(jī)的數(shù)值，作為一種優(yōu)選方案，私鑰P采用512bit長(zhǎng)度，相比私鑰P，公鑰q的長(zhǎng)度則更長(zhǎng)，在實(shí)際的應(yīng)用中，公鑰q的長(zhǎng)度可選為517_520bit長(zhǎng)度。為了進(jìn)一步地降低加密的復(fù)雜程度，確定公鑰q以及私鑰P后，計(jì)算n的歐拉函數(shù)Φ (n)，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)不大于Φ (n)的整數(shù)作為隨機(jī)整數(shù)e，優(yōu)選地，令I(lǐng) < e < Φ (n)，以進(jìn)一步降低加密計(jì)算的復(fù)雜程度。
[0030]此外，另一種可選的隨機(jī)整數(shù)e選擇方式是令所述隨機(jī)整數(shù)e e (_2λ，2λ)，每次使用時(shí)，均重新生成隨機(jī)整數(shù)e。
[0031]總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專(zhuān)利的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于同態(tài)加密的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法，其特征在于，包括以下具體步驟:加密步驟(100):將明文段％轉(zhuǎn)化為密文段Ci，所述密文段Ci由第一數(shù)對(duì)η取模得到，所述第一數(shù)至少包括一個(gè)明文段Hii與一個(gè)第二數(shù)的和，所述第二數(shù)為私鑰P與隨機(jī)整數(shù)e的乘積； 檢索步驟(200):采用上述加密步驟(100)將用戶檢索的關(guān)鍵字k作為明文段％得到檢索密文Key ;將第三數(shù)對(duì)η取模得到匹配值，當(dāng)匹配值為零，這表示檢索成功，所述第三數(shù)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(jù)權(quán)利要求1所述的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法，其特征在于，還包括以下步驟:轉(zhuǎn)換步驟(300):將待加密的明文M進(jìn)行分段，保證分段后的明文段叫可以由一個(gè)小于η的整數(shù)m進(jìn)行替換，所述明文段Hii與整數(shù)m之間具有惟一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述η表示一個(gè)比所有與明文段Hii相對(duì)應(yīng)的整數(shù)m均大的整數(shù)；拼接步驟(400):將密文段Ci依次首尾相接得到密文C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法，其特征在于，還包括以下具體步驟， 參數(shù)選擇步驟(500):任意選取一個(gè)安全參數(shù)λ，令η — O (λ2), θ = λ4，將η作為私鑰P，將Θ作為公鑰q。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的云存儲(chǔ)平臺(tái)檢索方法，其特征在于，所述隨機(jī)整數(shù)ee(-2λ，2λ)，每次使用時(shí)，均重新生成隨機(jī)整數(shù)e。
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK104077356SQ201410240922
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月31日
【發(fā)明者】琚春華, 黃治移, 肖亮, 魏建良, 鮑福光 申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)