[發(fā)明專利]一種公開可驗證的外包統(tǒng)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510044675.0
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104601586B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉雪峰;張玉清;全韓彧;劉玲;伍高飛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種外包服務(wù)器數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法，具體涉及一種公開可驗證的外包統(tǒng)計方法。

背景技術(shù)

大數(shù)據(jù)(Big Data)是當(dāng)前信息技術(shù)的熱門話題之一，是互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展以及社會信息化迅速提高的融合產(chǎn)物。我國網(wǎng)民數(shù)居世界之首，每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也位于世界前列。大數(shù)據(jù)是一個應(yīng)用驅(qū)動性很強的服務(wù)領(lǐng)域，是具有無窮潛力的新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域；目前，其標準和產(chǎn)業(yè)格局尚未形成，這是我國實現(xiàn)跨越式發(fā)展的寶貴機會。

如何實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)有效管理，則是很多組織單位面臨的迫切需要解決的棘手問題。云計算等外包技術(shù)為大數(shù)據(jù)管理提供了潛在的解決方案。通過將大規(guī)模的數(shù)據(jù)外包到存儲、計算資源強大的第三方服務(wù)器上，能夠極大程度地降低用戶基礎(chǔ)設(shè)施投資與管理，進而產(chǎn)生經(jīng)濟效益。然而，云計算等外包服務(wù)器是由第三方互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)公司(如，亞馬遜、谷歌等)維護和管理。由于用戶與第三方商業(yè)公司通常不屬于同一個信任域，導(dǎo)致“安全”成為云計算等外包技術(shù)大范圍推廣的首要限制因素。

常見的外包計算系統(tǒng)模型如圖1所示，數(shù)據(jù)擁有者(Data Owner，可以是個人用戶或企業(yè)組織)將自己的數(shù)據(jù)上傳到存儲資源與計算資源強大的第三方外包服務(wù)器。驗證者(可以是數(shù)據(jù)擁有者或者其他授權(quán)者)在需要的時候，向第三方服務(wù)器發(fā)出計算請求。外包服務(wù)器根據(jù)收到的用戶請求，對其存儲的數(shù)據(jù)做相應(yīng)的計算，而后將計算結(jié)果反饋給用戶。通過上述過程我們可以看到，將數(shù)據(jù)存儲與管理委托給第三方服務(wù)器，數(shù)據(jù)擁有者僅需通過網(wǎng)絡(luò)便獲得相應(yīng)的服務(wù)，進而極大程度地節(jié)約自己的管理成本。

具有“同態(tài)”概念的數(shù)字簽名以及消息認證碼技術(shù)，是單用戶數(shù)據(jù)外包函數(shù)計算驗證安全的基礎(chǔ)。用戶首先針對每個外包數(shù)據(jù)做數(shù)字簽名或消息認證碼以生成同態(tài)標簽，而后外包服務(wù)器根據(jù)具體的計算對每個數(shù)據(jù)標簽做相應(yīng)的同態(tài)處理，以組成一個與計算結(jié)果相對應(yīng)的標簽，用來向驗證者證明計算結(jié)果的正確性。現(xiàn)有的同態(tài)概念包括線性同態(tài)與全同態(tài)兩種類型，線性同態(tài)支持“加法”，全同態(tài)支持“加法”與“乘法”。具有線性同態(tài)性質(zhì)的簽名以及消息認證碼技術(shù)，為一次線性函數(shù)的外包計算驗證提供了可行的方案。然而，由于待研究的統(tǒng)計函數(shù)如平方和、方差等二次函數(shù)涉及到“加法”和“乘法”兩種基礎(chǔ)運算，導(dǎo)致已有成熟的具有線性同態(tài)性質(zhì)的認證標簽(包括簽名和消息認證碼)無法應(yīng)用于統(tǒng)計結(jié)果校驗。

近年來具有全同態(tài)性質(zhì)的簽名與消息認證碼概念應(yīng)運而生，為高次多項式函數(shù)的外包計算結(jié)果校驗提供了理論上的支持。然而，驗證者的計算開銷與參與執(zhí)行函數(shù)的數(shù)據(jù)數(shù)目成線性增加關(guān)系。在大數(shù)據(jù)背景下，由于數(shù)據(jù)數(shù)量的巨大，導(dǎo)致已有的全同態(tài)性質(zhì)的簽名和消息認證碼方案的實用性效率較低。

通過對國內(nèi)外同態(tài)簽名以及同態(tài)消息認證碼、認證數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、外包數(shù)據(jù)可計算驗證以及數(shù)據(jù)查詢驗證研究現(xiàn)狀分析，我們可以看到：截止到目前，國際上在大數(shù)據(jù)外包統(tǒng)計計算領(lǐng)域存在未解決的公開問題:

可實用的公開可驗證的用戶數(shù)據(jù)外包統(tǒng)計計算方案，目前已有全同態(tài)簽名技術(shù)，然而驗證者的計算開銷與函數(shù)涉及數(shù)據(jù)數(shù)目成線性關(guān)系，實際中的需求是：驗證者計算開銷為常量，即與執(zhí)行計算的數(shù)據(jù)個數(shù)無關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種公開可驗證的外包統(tǒng)計方法，允許請求者在不允許外包服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)明文，并且不需要將大量數(shù)據(jù)下載到本地的情況下對數(shù)據(jù)進行各種包括但不限于求和、加權(quán)求和、平方和、加權(quán)平方和的統(tǒng)計操作。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種公開可驗證的外包統(tǒng)計方法，包括如下步驟：

S1數(shù)據(jù)擁有者生成或收集復(fù)數(shù)的數(shù)據(jù)流，記為M＝m₁,m₂,...,m_n；