[發明專利]一種面向邊緣計算的多維度查詢方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 201911044540.9
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN111190925B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 周由勝;譚暢
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F16/2455
• 分類號: G06F16/2455;G06F16/248;G06F16/28;G06F21/60;G06F21/62
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅;陳棟梁

本發明請求保護一種面向邊緣計算的安全多維度查詢方法、系統及存儲介質，包括以下步驟：用戶初始化系統公私鑰后，將自身每次多維度查詢的查詢范圍映射入矩陣中并向量化，生成查詢陷門和加密參數并發送給霧設備，霧設備收到查詢陷門和加密參數后，將查詢陷門下發給各傳感器；傳感器設備收到查詢陷門并進行計算，將其計算的結果反饋給霧設備，霧設備接受并聚合傳感器的計算結果信息；在用戶解析階段，用戶接受并解析霧設備發來的計算結果信息以獲得查詢結果。本發明能夠很好的解決用戶和傳感器設備對隱私保護的需求，并且在查詢多維度信息時只需發起一次查詢，大大提高了查詢效率，顯著降低了查詢通信開銷。

技術領域

本發明屬于信息安全技術及物聯網技術領域，是一種涉及多維度安全區間查詢的方法，可用于帶霧設備物聯網的安全多維度區間查詢。

背景技術

在互聯網蓬勃發展的今天，工業物聯網設備的保有量也處于快速增長的階段。在工業物聯網的應用場景中，一個重要的應用就是對物聯網設備數據的分析和處理。顯而易見，若將這些物聯網設備的數據全部統一匯總到控制中心再進行處理，將造成巨大的傳輸損耗，還會造成較高的時延，使得即時化的物聯網間計算需求將無法被滿足。為了面對這些挑戰，常見的方法有兩種，一種是設計更多符合物聯網應用場景需求的大數據挖掘和機器學習技術，另一種則是通過充分利用網絡邊緣側設備的算力來滿足目前日益增長的大數據計算需求。

隱私安全是邊緣計算一個重要問題。例如，在工業互聯網中，查詢用戶需要對工業物聯網中的一組傳感器設備進行范圍查詢，且出于隱私方面考慮，查詢用戶并不想泄露其查詢的范圍，同時各物聯網傳感器設備也不想泄露其實際的觀測數據給其他任何一方。已有的對外包計算中支持隱私保護特性的范圍查詢的研究主要集中在對查詢范圍和維度的保密性和對滿足條件的查詢子集的保密性上，但大部分研究僅涉及到其中的一個方面，且通信開銷仍較高，或對多維度查詢的支持不佳。本發明基于BGN同態加密技術，設計了一種面向包含霧設備的物聯網的、具有高通信效率且具有隱私保護特性的多維度安全范圍查詢方案。

本申請使用范圍表達矩陣化、矩陣解構和重組、查詢區間偏移等技術，使得在保持較低的通信開銷前提下，對多維度查詢進行了支持，并能良好的保護各方的隱私。

發明內容

本發明旨在解決以上現有技術的問題。提出了一種有效保護用戶的隱私和傳感器的實際數據不會泄露的面向邊緣計算的多維度查詢方法。本發明的技術方案如下：

一種面向邊緣計算的多維度查詢方法，其包括以下步驟：

用戶初始化系統公私鑰后，將自身每次多維度查詢的查詢范圍映射入矩陣中并向量化，生成查詢陷門和加密參數并發送給霧設備，

霧設備收到查詢陷門和加密參數后，將查詢陷門下發給各傳感器；

傳感器設備收到查詢陷門并進行計算，將其計算的結果反饋給霧設備，霧設備接受并聚合傳感器的計算結果信息；

在用戶解析階段，用戶接受并解析霧設備發來的計算結果信息以獲得查詢結果。

進一步的，所述用戶初始化系統公私鑰具體包括：

初始化算法，給定安全參數合數階雙線性映射參數組由生成器生成。大合數階雙線性參數生成器是一種概率算法，其以安全參數作為輸入值，輸出一個五元組此處大合數是兩個比特的素數,是兩個階的群，是的一個生成元，是一個非退化性的、可以高效計算的雙線性映射。

102、公私鑰生成，設h＝g^q，此時h是的一個隨機p階生成元，那么，公鑰私鑰sk＝p；

進一步的，所述用戶將自身每次多維度查詢的查詢范圍映射入矩陣中并向量化，具體包括：