專利名稱：一種全同態(tài)加密芯片的接口的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于信息安全密碼學領域，更具體地，涉及ー種全同態(tài)加密芯片的接ロ。
背景技術：
1978年，R. Rivest等人提出了“全同態(tài)加密”的概念，2009年，C· Gentry從理論上設計了基于理想格的全同態(tài)加密方案。該方案可看作是ー種特殊的公鑰密碼體制。它僅僅解決了對正整數(shù)的加解密，并完成了在密態(tài)下的加法和乘法運算。然而，時至今日，信息安全密碼學領域中還沒有將全同態(tài)加密算法制造成ー個芯片并提供使用接ロ，從事云計算和云存儲的公司無法真正實現(xiàn)對正負整數(shù)、各種類型的實型數(shù)的加解密，并且在密態(tài)下完成各種算術運算、關系比較運算和邏輯運算功能，從而無法保證金融、銀行、證券、保險、醫(yī)院等行業(yè)信息的安全性，這些信息很容易會被惡意者盜走。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供ー種全同態(tài)加密芯片的接ロ，其能夠在密態(tài)下完成各種算術運算、關系比較運算和邏輯運算功能，從而保證信息的安全性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種全同態(tài)加密芯片的接ロ，包括加密接ロ、解密接口和密文運算接ロ，加密接ロ用于對數(shù)據(jù)擁有方的數(shù)據(jù)進行加密處理，以生成密文，并將密文傳送到數(shù)據(jù)處理方，密文運算接ロ用于從數(shù)據(jù)處理方接收密文，對該密文進行運算，并將運算后的密文傳送到數(shù)據(jù)擁有方，解密接ロ用于從數(shù)據(jù)擁有方接收運算后的密文，對該密文進行解密以生成明文，并將明文傳送到數(shù)據(jù)擁有方，加密接ロ包括第一整數(shù)子接ロ和第一實數(shù)子接ロ，第一整數(shù)子接ロ用于根據(jù)Rivest-Shamir-Adleman (RSA)算法的計算原理對明文整數(shù)和明文無符號整數(shù)進行加密，并返回密文數(shù)字字符串，第一實數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA算法的計算原理對明文實數(shù)、明文浮點數(shù)、明文雙精度浮點數(shù)和明文格式實數(shù)進行加密，并返回密文數(shù)字字符串，解密接ロ包括第二整數(shù)子接口和第二實數(shù)子接ロ，第ニ整數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA的計算原理完成對密文整數(shù)和密文無符號整數(shù)進行解密，并返回明文整數(shù)和明文無符號整數(shù)，第二實數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA的計算原理對密文實數(shù)、密文浮點數(shù)、密文雙精度浮點數(shù)和密文格式實數(shù)進行解密，并返回明文實數(shù)、明文浮點數(shù)、明文雙精度浮點數(shù)和明文格式實數(shù)，密文運算接ロ包括算木運算子接ロ、關系比較運算子接口和邏輯運算子接ロ，算木運算子接ロ用于對兩個密文整數(shù)完成加、減、乘、除運算，以及對兩個密文實數(shù)完成加、減、乘、除運算，關系比較運算子接ロ用于對兩個密文數(shù)據(jù)完成關系比較運算，并返回關系比較運算的結果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運算子接ロ用于對兩個密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運算，并返回邏輯運算的結果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運算符包括與、或，以及對一個密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運算，并返回邏輯運算的結果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運算符為非。
算木運算子接ロ包括密文整數(shù)算數(shù)運算子接口和密文實數(shù)算數(shù)運算子接ロ，密文整數(shù)算數(shù)運算子接ロ用于對兩個密文整數(shù)和兩個密文無符號整數(shù)的加、減、乘、除運算，并返回計算結果的密文數(shù)字字符串，密文實數(shù)算數(shù)運算子接ロ用于對兩個密文實數(shù)、兩個密文浮點數(shù)、兩個密文雙精度浮點數(shù)、兩個密文格式實數(shù)的加、減、乘、除運算，并返回計算結果的密文數(shù)字字符串。。通過本發(fā)明所構思的以上技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下的有益效果I、本發(fā)明實現(xiàn)了對正負整數(shù)、各種類型的實型數(shù)的加解密，并且在密態(tài)下完成各種算術運算、關系比較運算和邏輯運算功能，可實現(xiàn)對信息的安全性保護；2、由于全同態(tài)加密芯片接ロ提供的功能能夠在密態(tài)下直接對密文數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)計算處理，該技術為數(shù)據(jù)處理方提供了分析和挖掘、存儲海量數(shù) 據(jù)的商機；3、云計算服務提供商就能接受數(shù)據(jù)擁有方的委托，在不暴露原始數(shù)據(jù)的前提下充分分析處理數(shù)據(jù)。


圖I是本發(fā)明全同態(tài)加密芯片的接ロ的示意框圖。圖2是本發(fā)明全同態(tài)加密芯片的接ロ的工作示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進ー步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖I所示，本發(fā)明全同態(tài)加密芯片的接ロ包括加密接ロ I、解密接ロ 2和密文運算接ロ 3。加密接ロ I用于對數(shù)據(jù)擁有方的數(shù)據(jù)進行加密處理，以生成密文，并將密文傳送到數(shù)據(jù)處理方。在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)擁有方是指金融、銀行、證券、保險、醫(yī)院等行業(yè)的數(shù)據(jù)或者個體的隱私數(shù)據(jù)。這些行業(yè)有大量的歷史數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)中隱含著行業(yè)知識，例如醫(yī)院的病案數(shù)據(jù)是個人隱私數(shù)據(jù)，醫(yī)院不能把數(shù)據(jù)委托給有能力的數(shù)據(jù)處理方，如高校或科研院所或公司，有了全同態(tài)加密芯片的接ロ就可以了，醫(yī)院先把病案數(shù)據(jù)加密后就可以委托高校或科研院所或公司進行數(shù)據(jù)挖掘，擬發(fā)現(xiàn)什么季節(jié)什么類型的人群會發(fā)生什么類型的疾病，什么地方會引發(fā)地域性的疾病，什么樣的年齡會出現(xiàn)什么樣的疾病等有用的信息，高?；蚩蒲性核蚬驹诓唤饷軘?shù)據(jù)的情況下，使用同態(tài)加密芯片提供的接ロ功能即可完成醫(yī)院提出的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析處理需求，并以密文的形式發(fā)送分析處理計算的結果給醫(yī)院，醫(yī)院對其結果進行解密即可獲得需求時提出的各項要求的數(shù)據(jù)處理指標。數(shù)據(jù)處理方是指云計算和云存儲服務公司、數(shù)據(jù)處理服務公司、高校或科研院所等，他們有各自的數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)存儲服務能力。密文運算接ロ 3用于從數(shù)據(jù)處理方接收密文，對該密文進行運算，并將運算后的密文傳送到數(shù)據(jù)擁有方。解密接ロ 2用于從數(shù)據(jù)擁有方接收運算后的密文，對該密文進行解密以生成明文，并將明文傳送到數(shù)據(jù)擁有方。
加密接ロ I包括第一整數(shù)子接ロ 11和第一實數(shù)子接ロ 12。第一整數(shù)子接ロ 11用于根據(jù)Rivest-Shamir-Adleman (RSA)算法的計算原理對明文整數(shù)和明文無符號整數(shù)進行加密，并返回密文數(shù)字字符串。第一實數(shù)子接ロ 12用于根據(jù)基于RSA算法的計算原理對明文實數(shù)、明文浮點數(shù)、明文雙精度浮點數(shù)和明文格式實數(shù)進行加密，并返回密文數(shù)字字符串。解密接ロ 2包括第二整數(shù)子接ロ 21和第二實數(shù)子接ロ 22。第二整數(shù)子接ロ 21用于根據(jù)基于RSA的計算原理完成對密文整數(shù)和密文無符號整數(shù)進行解密，并返回明文整數(shù)和明文無符號整數(shù)。第二實數(shù)子接ロ 22用于根據(jù)基于RSA的計算原理對密文實數(shù)、密文浮點數(shù)、密文雙精度浮點數(shù)和密文格式實數(shù)進行解密，并返回明文實數(shù)、明文浮點數(shù)、明文雙精度浮點數(shù)和明文格式實數(shù)。
密文運算接ロ 3包括算木運算子接ロ 31、關系比較運算子接ロ 32和邏輯運算子接Π 33。算木運算子接ロ 31用于對兩個密文整數(shù)完成加、減、乘、除運算，以及對兩個密文實數(shù)完成加、減、乘、除運算。算木運算子接ロ 31包括密文整數(shù)算數(shù)運算子接ロ 311和密文實數(shù)算數(shù)運算子接Π 312。密文整數(shù)算數(shù)運算子接ロ 311用于對兩個密文整數(shù)和兩個密文無符號整數(shù)的加、減、乘、除運算，并返回計算結果的密文數(shù)字字符串。密文實數(shù)算數(shù)運算子接ロ 312用于對兩個密文實數(shù)、兩個密文浮點數(shù)、兩個密文雙精度浮點數(shù)、兩個密文格式實數(shù)的加、減、乘、除運算，并返回計算結果的密文數(shù)字字符
串O關系比較運算子接ロ 32用于對兩個密文數(shù)據(jù)完成關系比較運算，并返回關系比較運算的結果值的密文數(shù)字字符串。關系比較運算包括大于、小于、等于、大于等于、小于等于、以及不等干。邏輯運算子接ロ 33用于對兩個密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運算，并返回邏輯運算的結果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運算符包括與(AND)、或(0R)，以及對ー個密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運算，并返回邏輯運算的結果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運算符為非(NOT)。如圖2所示，本發(fā)明全同態(tài)加密芯片的接ロ的工作原理為數(shù)據(jù)的擁有方采用全同態(tài)加密芯片提供的接ロ對自己需要保護的數(shù)據(jù)進行加密處理，然后以密文的形式傳送給數(shù)據(jù)的處理方，數(shù)據(jù)處理方根據(jù)數(shù)據(jù)擁有方的需求完成數(shù)據(jù)處理，然而這個數(shù)據(jù)處理過程是采用全同態(tài)加密芯片的接ロ調用在密態(tài)下完成密文計算，最后數(shù)據(jù)處理方將計算的密文結果返回給數(shù)據(jù)擁有方，數(shù)據(jù)擁有方解密密文結果即可得到數(shù)據(jù)處理方的計算結果。本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.ー種全同態(tài)加密芯片的接ロ，包括加密接ロ、解密接口和密文運算接ロ，其特征在于， 加密接ロ用于對數(shù)據(jù)擁有方的數(shù)據(jù)進行加密處理，以生成密文，并將密文傳送到數(shù)據(jù)處理方； 密文運算接ロ用于從數(shù)據(jù)處理方接收密文，對該密文進行運算，并將運算后的密文傳送到數(shù)據(jù)擁有方； 解密接ロ用于從數(shù)據(jù)擁有方接收運算后的密文，對該密文進行解密以生成明文，并將明文傳送到數(shù)據(jù)擁有方； 加密接ロ包括第一整數(shù)子接口和第一實數(shù)子接ロ； 第一整數(shù)子接ロ用于根據(jù)Rivest-Shamir-Adleman (RSA)算法的計算原理對明文整數(shù)和明文無符號整數(shù)進行加密，并返回密文數(shù)字字符串； 第一實數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA算法的計算原理對明文實數(shù)、明文浮點數(shù)、明文雙精度浮點數(shù)和明文格式實數(shù)進行加密，并返回密文數(shù)字字符串； 解密接ロ包括第二整數(shù)子接口和第二實數(shù)子接ロ； 第二整數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA的計算原理完成對密文整數(shù)和密文無符號整數(shù)進行解密，并返回明文整數(shù)和明文無符號整數(shù)； 第二實數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA的計算原理對密文實數(shù)、密文浮點數(shù)、密文雙精度浮點數(shù)和密文格式實數(shù)進行解密，并返回明文實數(shù)、明文浮點數(shù)、明文雙精度浮點數(shù)和明文格式實數(shù)； 密文運算接ロ包括算木運算子接ロ、關系比較運算子接ロ和邏輯運算子接ロ ； 算木運算子接ロ用于對兩個密文整數(shù)完成加、減、乘、除運算，以及對兩個密文實數(shù)完成加、減、乘、除運算； 關系比較運算子接ロ用于對兩個密文數(shù)據(jù)完成關系比較運算，并返回關系比較運算的結果值的密文數(shù)字字符串； 邏輯運算子接ロ用于對兩個密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運算，并返回邏輯運算的結果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運算符包括與、或，以及對ー個密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運算，并返回邏輯運算的結果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運算符為非。
2.根據(jù)權利要求I所述的接ロ，其特征在干， 算木運算子接ロ包括密文整數(shù)算數(shù)運算子接ロ和密文實數(shù)算數(shù)運算子接ロ ； 密文整數(shù)算數(shù)運算子接ロ用于對兩個密文整數(shù)和兩個密文無符號整數(shù)的加、減、乘、除運算，并返回計算結果的密文數(shù)字字符串； 密文實數(shù)算數(shù)運算子接ロ用于對兩個密文實數(shù)、兩個密文浮點數(shù)、兩個密文雙精度浮點數(shù)、兩個密文格式實數(shù)的加、減、乘、除運算，并返回計算結果的密文數(shù)字字符串。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全同態(tài)加密芯片的接口，包括加密接口、解密接口和密文運算接口，加密接口用于對數(shù)據(jù)擁有方的數(shù)據(jù)進行加密處理，以生成密文，并將密文傳送到數(shù)據(jù)處理方，密文運算接口用于從數(shù)據(jù)處理方接收密文，對該密文進行運算，并將運算后的密文傳送到數(shù)據(jù)擁有方，解密接口用于從數(shù)據(jù)擁有方接收運算后的密文，對該密文進行解密以生成明文，并將明文傳送到數(shù)據(jù)擁有方，加密接口包括第一整數(shù)子接口和第一實數(shù)子接口，第一整數(shù)子接口用于對明文整數(shù)和明文無符號整數(shù)進行加密，第一實數(shù)子接口用于對明文實數(shù)、明文浮點數(shù)、明文雙精度浮點數(shù)和明文格式實數(shù)進行加密。本發(fā)明能夠在密態(tài)下完成算術運算、關系比較運算和邏輯運算，并保證信息的安全性。
文檔編號H04L9/00GK102694644SQ20121015185
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權日2012年5月16日
發(fā)明者胡和平 申請人:華中科技大學