[發明專利]外包云環境下面向多數據擁有者的安全最近鄰查詢方法

有效

• 申請號: 201610124868.1
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105721485B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 程珂;王良民;仲紅;崔杰;謝晴晴;肖云;殷趙霞
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 唐紅

1.一種外包云環境下面向多數據擁有者的安全最近鄰查詢方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)管理服務器根據外包屬性密碼機制生成公鑰PK及主密鑰MSK，將公鑰公開，并將主密鑰由管理服務器自己保留；

(2)數據擁有者對數據集進行劃分后得到多個數據塊，將加密處理后的邊界索引上傳至管理服務器，同時將加密后的數據塊密鑰和數據塊上傳至云服務器；

(3)用戶使用保序加密機制對二維查詢點的橫縱坐標進行加密處理，并發送查詢至管理服務器，管理服務器使用外包屬性密碼機制更新用戶查詢請求后發送至云服務器；

(4)管理服務器匹配到相應的索引集合后將外包屬性密碼中生成的私鑰z發送給用戶；

(5)云服務器接收到查詢請求后使用外包屬性密碼機制對對稱密鑰密文進行部分解密處理，然后將得到的結果作為重加密密鑰對數據塊密文進行重加密，并將對稱密鑰部分解密密文和數據塊重加密密文發送給用戶；

(6)用戶獲取加密后包含真實查詢點的數據塊，并解密后計算出最近鄰；

其中，所述步驟(2)的具體過程為：

(21)數據擁有者生成二維數據點集的voronoi圖，對其進行劃分后得到多個矩形數據塊；

(22)數據擁有者使用保序加密機制對數據塊邊界左下角點和右上角點的橫縱坐標進行保序加密處理，并將得到的索引密文發送給管理服務器；

(23)數據擁有者使用對稱密碼機制對數據塊進行加密處理，使用屬性加密機制對對稱密鑰進行加密處理，并將數據塊密文及密鑰密文發送到云服務器；

所述步驟(23)的具體方法為：

數據擁有者根據數據塊數目，利用安全的單射哈希函數產生一條對應數目的對稱密鑰鏈，并利用對稱密鑰對數據塊進行加密生成密文，每個數據塊的加密密鑰不同；數據擁有者將公鑰PK、作為數據塊屬性集的左下角點和右上角點的橫縱坐標密文及對稱密鑰作為輸入，采用外包屬性密碼機制對對稱密鑰進行加密，以生成對稱密鑰密文；數據擁有者數據塊密文及對應的對稱密鑰密文作為一個數據包，整體上傳至云服務器，然后從本地刪除對稱密鑰及其密文；

所述步驟(3)的具體過程為：

(31)用戶使用保序加密機制對二維查詢點橫縱坐標進行加密處理；

(32)用戶將可支持的數據處理空間的大小和查詢點密文發送給管理服務器；

(33)管理服務器根據查詢點密文和數據塊索引密文匹配到相應數據塊，使用線性秘密共享模式生成相應的樹形訪問結構(M,ρ)；

(34)管理服務器將該訪問結構、隨機產生的私鑰z和系統主密鑰MSK作為輸入，采用外包屬性密碼機制生成轉換密鑰TK；

(35)管理服務器將匹配到的數據塊標識符、隨機選取的若干個干擾標識符和轉換密鑰TK作為更新后的查詢請求，發送至云服務器；

其中，所述樹形訪問結構(M,ρ)是矩形數據塊左下角點和右上角點的橫縱坐標密文由與門連接形成的樹形訪問結構。

2.根據權利要求1所述的外包云環境下面向多數據擁有者的安全最近鄰查詢方法，其特征在于：所述步驟(5)的具體過程為：

(51)云服務器接收到查詢請求后，使用轉換密鑰TK對包含所述真實查詢點數據塊及若干干擾數據塊的對稱密鑰密文進行部分解密處理，該轉換密鑰TK僅可正確地對包含所述真實查詢點 數據塊的對稱密鑰密文完成部分解密處理；

(52)云服務器對對稱密鑰部分解密密文進行哈希運算，將得到的結果作為重加密密鑰對數據塊密文進行重加密；

(53)云服務器將所得到的若干個數據塊的對稱密鑰部分解密密文和數據塊重加密密文發送給用戶。

3.根據權利要求1所述的外包云環境下面向多數據擁有者的安全最近鄰查詢方法，其特征在于：所述步驟(6)的具體過程為：

(61)用戶將自己持有的私鑰z和接收到的各對稱密鑰部分解密密文作為輸入，采用外包屬性密碼機制對密鑰部分解密密文進行解密處理；當數據塊包含所述真實查詢點時，該私鑰z可正確解密出相應對稱密鑰并轉入步驟(62)；否則重新選擇其他對稱密鑰部分解密密文進行運算，直至嘗試完所有返回的對稱密鑰的部分解密密文；

(62)用戶對相應數據塊的對稱密鑰的部分解密密文進行哈希運算得到重加密密鑰；

(63)使用重加密密鑰和對稱密鑰對相應的數據塊密文進行二次解密得到數據塊明文；

(64)用戶在包含所述真實查詢點的數據塊上執行最近鄰操作，獲取結果點。