[發明專利]一種基于不經意量子密鑰分配的最近隱私查詢方法

有效

• 申請號: 201710052440.5
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106603232B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 石潤華;許敏;羅振宇;彭振皖
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 陸麗莉,何梅生

1.一種基于不經意量子密鑰分配的最近隱私查詢方法，其特征在于包括兩個參與方：數據擁有者Bob和用戶Alice，所述數據擁有者Bob擁有一個隱私數據集B＝{x₁,x₂,...,x_i,...,x_m}；x_i表示第i個n位的元素，且x_i∈{0,1,2,…,N-1}；1≤i≤m；N＝2ⁿ；所述用戶Alice擁有一個隱私數據x，x∈{0,1,2,…,N-1}；所述最近隱私查詢方法是按如下步驟進行：

步驟1、所述數據擁有者Bob建立一個具有N個數據項的數據庫D，其中，任意第j個數據項記為D(j)，且D(j)＝x_l表示所述隱私數據集B中與j最近的元素是x_l，x_l∈B；0≤j≤N-1；

步驟2、不經意量子密鑰分配

步驟2.1、初始化i＝1；將第j個數據項D(j)的第i位二進制數記為D_i(j)；

步驟2.2、所述數據擁有者Bob基于不經意量子密鑰分配方法建立一個N位的第i個密鑰k(i)，并將第i個密鑰k(i)的第j位記為k_j(i)；

2.2.1、所述數據擁有者Bob隨機制備一個長光子序列，長度大于N+(a-1)，其中每個光子處于集合{|0>,|1>,|+>,|->}中的某個狀態，并且將|0>和|1>編碼為0，|+>和|->編碼為1；

2.2.2、所述數據擁有者Bob將制備的光子逐一發送給用戶Alice，用戶Alice對接收到的每個光子隨機選擇基B_Z或B_X進行測量，并公布哪些光子已成功測量，忽略丟失光子所攜帶的信息；

2.2.3、所述數據擁有者Bob對于用戶Alice已經成功測量的每個光子公布一個“0”或“1”，其中“0”代表該光子原始狀態為|0>或|+〉，“1”代表該光子原始狀態為|1>或|->；一旦用戶Alice成功測量的光子數達到N+(a-1)個時停止光子的分發；

2.2.4、用戶Alice根據數據擁有者Bob公布的“0”或“1”來推斷光子的原始狀態，從而產生一個長度為N+(a-1)的生密鑰串ROK；

2.2.5、后處理過程：

N+(a-1)比特的生密鑰串ROK記為R₁R₂...R_N+(a-1)，N+(a-1)比特的最終不經意密鑰串FOK記為F₁F₂...F_N+(a-1)；后處理具體步驟如下：

2.2.5.1、首先數據擁有者Bob通過式(1)來計算確定安全參數k的值：

2.2.5.2、數據擁有者Bob和用戶Alice各自采取式(2)將生密鑰串ROK處理成最終不經意密鑰串FOK：

Fi=⊕j=ii+k-1modN+(a-1)Rj=⊕j=ii+1modN+(a-1)Rj,1≤i≤N+(a-1).---(2)]]>

2.2.6、誠實性檢測過程：

用戶Alice的最終不經意密鑰串FOK的已知位數恰好為a位，用戶Alice將隨機選擇其中的a-1位來檢測數據擁有者Bob的誠實性，即要求數據擁有者Bob公布相應a-1位對應的比特值，如果出現不一致的位，則終止密鑰建立，直接返回步驟2.2.1；如果a-1位檢測位完全相同，則通過誠實性檢測，隨之用戶Alice和數據擁有者Bob將最終不經意密鑰串FOK中已檢測的相應a-1位丟棄，其他密鑰位順序不變，并記為最終已成功檢測的密鑰FCOK；

2.2.7、移位操作：

用戶Alice根據自己的隱私數據x以及密鑰FCOK中的已知位下標y，通過式(3)計算后將結果s發送給數據擁有者Bob：

s＝y-x (3)

隨后用戶Alice和數據擁有者Bob根據s值對各自的FCOK進行移位，結果記為k(i)；

步驟2.3、所述數據擁有者Bob得到全部N位的第i個密鑰k(i)，所述用戶Alice得到第i個密鑰k(i)的第x位k_x(i)；

步驟2.4、將i+1賦值給i，并判斷i＞n是否成立，若成立，則執行步驟3，否則返回步驟2.2；

步驟3、所述數據擁有者Bob生成密文C并公開；

步驟3.1、初始化i＝1；

步驟3.2、初始化j＝0；

步驟3.3、利用式(4)得到第i列第j行的密文c[i,j]：

c[i,j]=Di(j)⊕kj(i)---(4)]]>

步驟3.4、將j+1賦值給j，并判斷j＞N-1否成立，若成立，則執行步驟3.5，否則返回步驟3.3；

步驟3.5、將i+1賦值給i，并判斷i＞n是否成立，若成立，則公開所得到密文C，并執行步驟4，否則返回步驟3.2；

步驟4、所述用戶Alice根據所述隱私數據x、密文C以及n個密鑰的第x位k_x(1),k_x(2)，…,k_x(i)，…,k_x(n)，得到第x個數據項記為D(x)，其中，第x個數據項第i位是通過式(5)獲得：

Di(x)=c[i,x]⊕kx(i)---(5).]]> 2