[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有隱私保護(hù)的海量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910856942.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110691071A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈華;張明武
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L29/06
• 分類(lèi)號(hào): H04L29/06;H04L29/08
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 魏波

1.一種具有隱私保護(hù)的海量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于：包括底層、中間層、頂層；

所述底層為數(shù)據(jù)提供層，由海量用戶組成；

所述中間層為數(shù)據(jù)擾動(dòng)層，由邊緣計(jì)算設(shè)備和云服務(wù)器組成；

所述頂層是數(shù)據(jù)分析層，由數(shù)據(jù)分析機(jī)構(gòu)組成；

所述數(shù)據(jù)提供層提供加密數(shù)據(jù)；中間層對(duì)加密數(shù)據(jù)進(jìn)行二級(jí)數(shù)據(jù)擾動(dòng)，其中邊緣計(jì)算設(shè)備進(jìn)行第一級(jí)擾動(dòng)，云服務(wù)器進(jìn)行第二級(jí)擾動(dòng)；數(shù)據(jù)分析層對(duì)擾動(dòng)后數(shù)據(jù)進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有隱私保護(hù)的海量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于：所述底層位于用戶端，中間層位于云端，頂層位于第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)；

所述底層由δ個(gè)區(qū)域組成，每個(gè)區(qū)域包含m個(gè)片區(qū)，每個(gè)片區(qū)包含n個(gè)用戶，即每個(gè)片區(qū)提供n個(gè)數(shù)據(jù)，每個(gè)區(qū)域提供m×n個(gè)數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量為δ×m×n個(gè)數(shù)據(jù)；

所述中間層內(nèi)部細(xì)分為二層，由邊緣計(jì)算設(shè)備構(gòu)成的云邊緣層和由云服務(wù)器構(gòu)成的云中心層組成；中間層通過(guò)云邊緣層與底層進(jìn)行通信；中間層通過(guò)云中心層與頂層進(jìn)行通信。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有隱私保護(hù)的海量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于：所述中間層的云邊緣層每個(gè)邊緣計(jì)算設(shè)備實(shí)施的擾動(dòng)是片區(qū)級(jí)的數(shù)據(jù)擾動(dòng)，中間層的云中心層每個(gè)云服務(wù)器實(shí)施的擾動(dòng)是區(qū)域級(jí)的數(shù)據(jù)擾動(dòng)；云邊緣層包含m個(gè)邊緣設(shè)備，云中心層包含δ個(gè)云服務(wù)器。

4.一種具有隱私保護(hù)的海量數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：系統(tǒng)初始化；

步驟1.1：數(shù)據(jù)分析機(jī)構(gòu)生成系統(tǒng)參數(shù)和自己的加密密鑰和解密密鑰；

步驟1.2：數(shù)據(jù)分析機(jī)構(gòu)發(fā)布系統(tǒng)公開(kāi)系統(tǒng)參數(shù)和自己的加密密鑰；

步驟2：數(shù)據(jù)提交；

步驟3：數(shù)據(jù)第一級(jí)擾動(dòng)；

步驟4：數(shù)據(jù)第二級(jí)擾動(dòng)；

步驟5：數(shù)據(jù)分析。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有隱私保護(hù)的海量數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟2的具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟：

步驟2.1：用戶用數(shù)據(jù)分析機(jī)構(gòu)的加密密鑰對(duì)自己的數(shù)據(jù)實(shí)施加密操作；

步驟2.2：用戶將加密后的數(shù)據(jù)發(fā)送給自己所屬片區(qū)的邊緣計(jì)算設(shè)備。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有隱私保護(hù)的海量數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟3的具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟：

步驟3.1：邊緣計(jì)算設(shè)備對(duì)收到的n個(gè)加密數(shù)據(jù)進(jìn)行擾動(dòng)處理，在沒(méi)有解密操作的情況下充分隨機(jī)擾動(dòng)片區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)；

步驟3.2：邊緣計(jì)算設(shè)備對(duì)擾動(dòng)后的加密數(shù)據(jù)實(shí)施聚合操作，得到一個(gè)新的密文；

步驟3.3：邊緣計(jì)算設(shè)備將聚合得到的新密文發(fā)送給自己所屬區(qū)域的云服務(wù)器。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有隱私保護(hù)的海量數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟4的具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟：

步驟4.1：云服務(wù)器對(duì)收到的m個(gè)密文進(jìn)行擾動(dòng)處理，在沒(méi)有解密操作的情況下充分隨機(jī)擾動(dòng)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)；

步驟4.2：云服務(wù)器對(duì)擾動(dòng)處理后的密文實(shí)施聚合操作，得到一個(gè)新的密文；

步驟4.3：云服務(wù)器將聚合得到的新密文發(fā)送給數(shù)據(jù)分析機(jī)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求4-7任意一項(xiàng)所述的具有隱私保護(hù)的海量數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟4的具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟：

步驟5.1：數(shù)據(jù)分析機(jī)構(gòu)解密收到的δ個(gè)密文；

步驟5.2：數(shù)據(jù)分析機(jī)構(gòu)對(duì)解密后得到的δ個(gè)明文進(jìn)行解析，得到充分?jǐn)_動(dòng)后的δ×m×n個(gè)數(shù)據(jù)；

步驟5.3：數(shù)據(jù)分析機(jī)構(gòu)對(duì)δ×m×n個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)施處理。