[發(fā)明專利]一種面向大型商場交易記錄的高安全性頻繁項集挖掘方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811557625.2
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109743299B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設計）人: 馬晨陽;王保倉;柴炎廷;楊愛潔;宋威;周立國
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L9/30
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

1.一種面向大型商場交易記錄的高安全性頻繁項集挖掘方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)云服務提供者CSP和評估員分別獲取自己的公私鑰對：

云服務提供者CSP和評估員分別采用密鑰生成算法EDD.KeyGen生成各自的公私鑰對，云服務提供者CSP的公私鑰對為{PK_CSP,SK_CSP}，評估員的公私鑰對為{PK_EVA,SK_EVA}，其中，PK_CSP為CSP的公鑰，SK_CSP為CSP的私鑰，PK_EVA為評估員的公鑰，SK_EVA為評估員的私鑰；

密鑰生成算法EDD.KeyGen的具體實現(xiàn)如下：

生成算法的參數(shù)：隨機選擇兩個大素數(shù)p′和q′，計算素數(shù)p和q，p＝2p′+1，q＝2q′+1，計算模數(shù)N，N＝pq，群是模N²的二次剩余的循環(huán)群，隨機選擇得到參數(shù)g＝α²mod N²；

隨機生成公私鑰：隨機選擇私鑰SK_CSP＝a∈[1,ord[G]]，于是得到公鑰PK_CSP＝g^amod N²；隨機選擇私鑰SK_EVA＝b∈[1,ord[G]]，于是得到公鑰PK_EVA＝g^bmod N²，其中ord[G]為群G階，ord[G]＝pp′qq′；

(2)云服務提供者CSP計算聯(lián)合公鑰PK，并發(fā)送給用戶：

云服務提供者CSP通過自己的私鑰SK_CSP和評估員發(fā)送的公鑰PK_EVA，計算聯(lián)合公鑰PK，并發(fā)送給用戶，其中，N為EDD密碼系統(tǒng)的模數(shù)；

(3)每個用戶將加密后的交易記錄發(fā)送給云服務提供者CSP：

每個用戶采用加密算法EDD.Enc，通過云服務提供者CSP發(fā)送的聯(lián)合公鑰PK，對自己的交易記錄進行加密后發(fā)送給CSP，并將CSP收到的第i個加密后的交易記錄表示為C_i，C_i＝(c_i,1,...,c_i,j,...,c_i,n)，將C_i對應的交易記錄表示為t_i，t_i＝(e_i,1,...,e_i,j,...,e_i,n)，其中，c_i,j＝||e_i,j||_PK，i∈{1,...,m}，m為交易記錄的總數(shù)，j為商場中不同商品的序號，j∈{1,...,n}，n為商場中不同商品的個數(shù)，e_i,j表示在t_i中是中否存在序號為j的商品，e_i,j∈{0,1}，e_i,j＝0表示在t_i中不存在序號為j的商品，e_i,j＝1表示在t_i中存在序號為j的商品，將密文c_i,j表示為{θ_i,j,θ′_i,j}，θ_i,j是密文的第一部分，θ′_i,j是密文的第二部分，

其中，加密算法EDD.Enc的具體實現(xiàn)如下：

c_i,j＝||e_i,j||_PK＝{(1+e_i,j*N)*PK^r,g^r}mod N²＝{r_i,j,r′_i,j}，r為隨機數(shù)，

(4)挖掘者生成挖掘問詢q，并發(fā)送給云服務提供者CSP：

挖掘者生成挖掘問詢q，q＝(s₁,...,s_j,...,s_n)，并將q發(fā)送給云服務提供者CSP，其中，s_j表示在q中是否存在序號為j的商品，s_j∈{0,1}，s_j＝0表示在q中不存在序號為j的商品，s_j＝1表示在q中存在序號為j的商品；

(5)云服務提供者CSP計算置換后的內積密文ω′_δ，并發(fā)送給評估員：

(5.1)云服務提供者CSP計算挖掘問詢q中存在的商品的個數(shù)ξ，并采用加密算法EDD.Enc，通過PK_EVA對ξ進行加密，得到挖掘問詢q中存在的商品個數(shù)的密文z，

(5.2)CSP用自己的私鑰SK_CSP對加密后的交易記錄C_i進行一次解密運算，得到交易記錄在公鑰PK_EVA下的密文C′_i，其中，C′_i＝(c′_i,1,...,c′_i,j,...,c′_i，n)，c′_i,j為對c_i,j進行一次解密計算后的密文，

(5.3)CSP計算交易記錄t_i和挖掘問詢q內積的密文x_i＝Пc′_i,j′，其中，符號∏為連乘運算，j′取遍挖掘問詢q中s_j＝1時對應的j組成的集合Q中的每個值；

(5.4)CSP將隨機生成的k個虛假交易記錄D_u組成集合D，D＝(D₁,...,D_u,...,D_k)，其中D_u＝(d_u,1,...,d_u,j,...,d_u,n)，u為虛假交易記錄的序號，u∈{1,2,...,k}，d_u,j表示在D_u中是中否存在序號為j的商品，d_u,j∈{0,1}，d_u,j＝0表示在D_u中不存在序號為j的商品，d_u,j＝1表示在D_u中存在序號為j的商品；

(5.5)CSP對虛假交易記錄D_u和挖掘問詢q進行內積運算，得到內積f，然后計算虛假交易記錄D_u和挖掘問詢q內積的密文y_u，并將x_i和y_u表示為內積密文z_δ，z_δ＝{x₁,x₂,...,x_m,y₁,y₂,...,y_k}，其中，δ∈{1,2,...m+k}，符號為內積運算；

(5.6)CSP對z_δ進行隨機化，得到隨機化后的內積密文ω_δ，其中，α_δ是從環(huán)中隨機選擇的數(shù)；

(5.7)CSP采用隨機置換函數(shù)π對ω_δ進行置換，得到置換后的內積密文ω′_δ，并將ω′_δ發(fā)送給評估員；

(6)評估員將對置換后的內積密文ω′_δ進行評估的結果v發(fā)送給云服務提供者CSP：

評估員用自己的私鑰SK_EVA對置換后的內積密文ω′_δ進行解密，并通過解密后的結果v_δ，計算評估結果然后將v發(fā)送給CSP，其中，符號∑為求和運算；

解密算法EDD.DEC的具體實現(xiàn)如下：

θ_δ是置換后的內積密文ω′_δ的第一部分，θ′_δ是置換后的內積密文ω′_δ的第二部分；

(7)云服務提供者CSP計算挖掘結果，并發(fā)送給挖掘者：

云服務提供者CSP計算挖掘問詢的支持度supp(q)，supp(q)＝v-f，并根據(jù)supp(q)和預先設置的支持度閾值minup判斷挖掘問詢q是否為頻繁項集，若supp(q)≥minup，則q是頻繁項集，否則q不是頻繁項集，并將判斷結果作為挖掘結果發(fā)送給挖掘者。