[發明專利]DNA序列相似率安全計算方法及系統

有效

• 申請號: 201910609488.0
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110321722B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 趙川;李嘉鵬;荊山;陳貞翔;張波
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F21/62
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.DNA序列相似率安全計算方法，其特征是，包括：

每個客戶端獲取待計算相似率的DNA序列；每個客戶端不能獲取其他客戶端的待計算相似率的DNA序列；每個客戶端利用自身的公鑰對獲取的待計算相似率的DNA序列進行加密處理，得到加密的待計算相似率的DNA序列；每個客戶端將加密的待計算相似率的DNA序列發送給云服務器C；

云服務器C將所有客戶端的公鑰進行累乘，生成公共公鑰PK；云服務器C和云服務器S將加密的待計算相似率的DNA序列轉換為通過公共公鑰PK加密的密文，得到重新加密的待計算相似率的DNA序列；

從云服務器C和云服務器S中分別選取重新加密的待計算相似率的DNA序列，對重新加密的待計算相似率的DNA序列進行同態加密運算，得到DNA序列相似率；

所述對重新加密的待計算相似率的DNA序列進行同態加密運算的具體步驟為：對重新加密的DNA序列的對應位置的氮堿基均依次進行同態加法和同態乘法；DNA序列不同氮堿基的計算結果的順序進行隨機調整；對隨機調整后的每個氮堿基的計算結果進行加密處理，得到同態加密運算的結果；

其中，一次同態加法的結果為(A,B)＝(A·A′mod N²,B·B′mod N²)，已知：參與同態加法計算的密文為(A,B)和(A′,B′)，并且這些密文使用同一個密鑰加密，生成該密鑰使用的公共參數PP(N,k,g)；一次同態乘法的結果為其中：(T₁,T₂)＝Enc_PK(-μ₁·μ₂)，表示云服務器C將μ₁的加法逆元和μ₂相乘并用PK加密得到(T₁,T₂)；(Z₁,Z₂)＝Enc_PK(z·z′)，表示云服務器S將z和z′相乘的結果用PK加密得到(Z₁,Z₂)；z＝mDec_(PK,MS)(C,D)，z′＝mDec_(PK,MS)(C′,D′)，表示云服務器S使用PK和MS對(C,D)和(C′,D′)解密，得到z和z′；云服務器C將(A,B)和Enc_PK(-μ₁)進行同態加法得到(C,D)，云服務器C將(A′,B′)和Enc_PK(-μ₂)進行同態加法得到(C′,D′)，云服務器C將μ₁、μ₂模N下的加法逆元依次使用PK加密，得到Enc_PK(-μ₁)和Enc_PK(-μ₂)；云服務器C為(A,B)生成隨機數μ₁，為(A′,B′)生成隨機數μ₂；參與同態乘法計算的密文為(A,B)和(A′,B′)。

2.如權利要求1所述的方法，其特征是，還包括：

云服務器S生成公共參數PP和主密鑰MS；云服務器S將公共參數PP發送給云服務器C；云服務器C將公共參數PP發送給各個客戶端；

每個客戶端獲取公共參數PP；每個客戶端利用公共參數PP生成每個客戶端自身的公鑰和私鑰。

3.如權利要求1所述的方法，其特征是，還包括：

云服務器C和云服務器S將DNA序列相似率轉換為由客戶端公鑰加密的DNA序列相似率；

云服務器C將加密后的DNA序列相似率分發給各個客戶端，每個客戶端利用自身的私鑰解密，得到最終的DNA序列相似率。

4.如權利要求2所述的方法，其特征是，云服務器S運用BCP算法生成公共參數PP和主密鑰MS。

5.如權利要求1所述的方法，其特征是，每個客戶端獲取待計算相似率的DNA序列，是指每個客戶端接收用戶輸入的待計算相似率的DNA序列；客戶端與待計算相似率的DNA序列存在一一對應關系。