[發明專利]一種密文數據壓縮存儲結構RCPE及數據動態讀寫方法

有效

• 申請號: 201910165159.1
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN110166221B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 齊賽宇;張萌;袁浩然;陳曉峰;張夫猷
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06;H04L69/04
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種密文數據壓縮存儲結構RCPE及數據動態讀寫方法，其特征在于，所述密文數據壓縮存儲結構RCPE及數據動態讀寫方法利用RCFile的設計思想對數據進行劃分；本發明包括數據存儲格式、數據壓縮方法和數據讀取的優化；本發明先將數據水平劃分為多個行組，行組大小由用戶指定；然后再對每個行組進行垂直劃分；行組中按列對數據進行壓縮并加密；

密文數據壓縮存儲結構RCPE及數據動態讀寫方法包括：

第一步，配置階段Setup(λ,DB,Q)：對大小為Q的原始數據庫DB進行初始化操作，定義公共參數λ，生成密鑰K_c與K_o，對數據進行行組劃分，行組中的每列進行壓縮，AES加密，針對需要建立索引的列建立倒排索引x；將編碼后的數據S及索引上傳至云服務器，用于數據存儲與查詢；配置階段在客戶端完成；

第二步，查詢階段Query(S,x,key,K_c,C[k])：客戶端對查詢請求進行處理，生成查詢標簽，將標簽以及所需返回列的列名稱哈希值C[k]發送給服務器端，服務器在密文數據庫中進行查找，將查找到的所需的k個列包返回給客戶端；客戶端對列包進行解密解壓縮操作，尋找匹配值；

第三步，數據更新階段客戶端將鍵進行保序加密處理，生成標簽，向服務器端發送更新請求，服務器端利用客戶端提供的標簽查找到匹配列包返回給客戶端，并對行組加更新鎖；用戶對列包進行解密解壓縮操作，對數據進行更改后，重新進行打包，并上傳至服務器端，釋放更新鎖；

第四步，數據添加階段Insert(S,key,C_value[n],Row_max)：服務器根據用戶提供的鍵生成的查詢標簽匹配到行組，對行組加更新鎖，并將整個行組數據全部返回，用戶首先檢查整個行組的大??；若行組大小超過閾值，執行數據拆分階段，否則直接對數據進行添加操作；數據重新打包之后，上傳至服務器更新，并釋放更新鎖；

第五步，數據拆分階段Split(RowID,C_pack[n])：根據行組中鍵值對的數量按四舍五入法對所有列包進行拆分，每個列包拆分成左右兩個列包；將所有的左列包覆蓋掉原來的行組，所有的右列包構建新的行組；

第六步，數據刪除階段Delete(key)：通過客戶端產生的key的標簽，key為每列的鍵；對數據所在行組進行查找，對匹配行組加更新鎖，并返回至客戶端，用戶解密解壓縮，對數據進行刪除后，重新打包上傳至服務器，釋放更新鎖。

2.如權利要求1所述的密文數據壓縮存儲結構RCPE及數據動態讀寫方法，其特征在于，所述第一步配置算法具體過程包括：

Setup(λ,DB,Q)：運行在客戶端，輸入安全參數λ，利用密鑰生成算法，生成密鑰K_c與K_o；

(K_c,K_o)←KeyGen(λ)：其中的輸入參數與本配置算法中的輸入參數相對應；將原始數據庫DB按key進行排序，對每一個key進行哈希，將每一個key的哈希值進行求模運算，分到八個分區中，每個分區的ID用PartID表示；

PartID＝Hash(key)mod 8

對每一個桶中的記錄進行行組劃分，行組ID為每個行組中key的最小值，并對其進行保序加密：

RowID＝OPE(key_min,K_o)

在每個行組中，針對每列進行zlib壓縮及AES加密：

建立條件查詢的索引x：

α＝H(C_value)

β＝(PartID||RowID)

x←(α,β) 。