[發明專利]一種群智感知中基于云輔助的隱私信息保護方法

在審

• 申請號: 202010058821.6
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111263357A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 龍浩;霍娜
• 申請（專利權）人: 徐州工業職業技術學院
• 主分類號: H04W12/00
• 分類號: H04W12/00;H04W12/02;H04W12/06;H04W12/10;H04W12/12
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 劉振祥

1.一種群智感知中基于云輔助的隱私信息保護方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟一：初始化；

可信任機構TA將移動用戶、請求者、云、匿名證書頒發機構PCA注冊到系統，同時為請求者、云、移動用戶、PCA生成RSA密鑰，用于身份認證以及通信；請求者的公鑰/私鑰對記為pk_r/sk_r，云的公鑰/私鑰對記為pk_c/sk_c，移動用戶W_i的公鑰/私鑰對記為pk_i/sk_i，PCA的公鑰/私鑰對記為pk_PCA/sk_PCA；

步驟二：任務生成；

請求者生成自己的Paillier同態加密公鑰hpk＝(N，g)和私鑰hsk＝λ(N)，然后將任務τ與公鑰hpk發送給TA，并用自己的私鑰sk_r對其進行簽名，以標注自己的身份，其中，τ是任務標簽；

步驟三：任務分發；

TA從請求者收到{τ，hpk}后，發送給所有參與任務的參與者，同時，將τ發送給云和PCA；

步驟四：假名獲取；

用戶W_i從PCA請求多個假名作為匿名憑證，當PCA對用戶的身份驗證成功后，通過公式(1)為其分配其請求數目的匿名憑證

其中，是假名身份；是對應于假名身份的密鑰；是PCA使用自己的私鑰sk_PCA對其他字段生成的簽名，用于驗證假名的真實性；t₁為此證書的生命周期時間；

步驟五：感知數據提交；

用戶W_i收到從PCA頒發的假名后，使用自己的私鑰sk_i對收到的信息進行解密，從而獲得假名組然后用戶W_i將在任務規定的時間范圍內參與任務，執行任務規定的內容，提交感知數據；

假設用戶W_i需要提交給云的感知數據是m_i，從PCA獲得的匿名憑證數目是n_i，將數據m_i分解為然后將用戶W_i第j個假名所對應的數據m_i,j與請求得到的相對應傳送給云；

將m_i分解為后，再分別通過公式(2)中的加密算法Encrypt并利用請求者的同態加密公鑰hpk＝(N，g)及隨機選擇的將它們進行加密；

由于Paillier公鑰密碼體制具有加法同態性，所以E_hpk(m_i)＝E_hpk(m_i,1)×E_hpk(m_i,2)×L×E_hpk(m_i,n)，云利用此屬性得到用戶貢獻的完整數據；

當用戶得到加密的數據后，將它們與相匹配，使用相對應的私鑰對c_i,j進行簽名，從而保證數據的完整性以及不可否認性，得到的簽名為則用戶W_i上傳的數據可通過公式(3)表示；

步驟六：身份驗證與數據丟失重傳；

云收到從用戶W₁，W₂，…，W_i，…發來的消息后，首先驗證匿名證書的真實性與有效性，并用匿名證書對應的簽名公鑰驗證數字簽名從而證明用戶身份的真實性以及數據的完整性；

云向PCA驗證匿名證書時，PCA根據云與其通信發來的匿名證書判定云是否接收到了用戶W_i的所有數據分片；當PCA獲取到云收到的用戶W_i匿名憑證時，與分配給W_i的匿名組中的匿名證書進行比對，判斷云是否收到了所有的數據分片，如果云未收到的匿名憑證組中的所有匿名，則發生了數據丟失，此時PCA會通知用戶W_i對云未接收到的匿名證書所在的數據進行重傳；若用戶W_i一定時間內未對數據進行重傳，則PCA會通知云丟棄用戶W_i匿名憑證組所在的所有數據；

步驟七：數據融合；

云驗證成功且與PCA交互完成后，對接收到的所有數據進行統計求和操作；假設云收到完整數據的用戶數為t，根據Paillier密碼體制的同態屬性，云根據公式(4)進行如下計算：

當云融合完成后得到融合結果后，使用自己的私鑰sk_c對融合結果C進行簽名得到以確保數據的完整性；

步驟八：融合結果獲取；

當請求者接收到云發送的數據得到用云的公鑰pk_c對數字簽名進行驗證，驗證通過后，使用自己的同態加密私鑰hsk＝λ(N)對融合結果C進行解密，從而將會獲得所有用戶的數據相加的總和其中，t₂為合法參與用戶的數量；再通過公式(5)進行解密；