[發(fā)明專利]一種基于邊緣計(jì)算的分布式外包模冪運(yùn)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010147207.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN111352609B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于佳;李洪軍;郝蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F7/72
• 分類號(hào): G06F7/72;G06F7/58
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張春輝

本申請(qǐng)公開了一種基于邊緣計(jì)算的分布式外包模冪運(yùn)算方法，首先生成若干個(gè)隨機(jī)化數(shù)對(duì)；利用這些數(shù)對(duì)對(duì)模冪運(yùn)算任務(wù)進(jìn)行盲化和轉(zhuǎn)換，得到目標(biāo)任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)底數(shù)或指數(shù)的邏輯拆分和盲化，保護(hù)用戶隱私；將目標(biāo)任務(wù)分割為多個(gè)子任務(wù)，且分割過程基于二進(jìn)制形式實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步降低了邊緣服務(wù)器的計(jì)算量；最終合并各個(gè)邊緣服務(wù)器的計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)前述轉(zhuǎn)換關(guān)系對(duì)合并得到的目標(biāo)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，以確保結(jié)果的正確性。實(shí)現(xiàn)了降低計(jì)算延時(shí)，保護(hù)用戶隱私，并保證結(jié)果可驗(yàn)證的目的。此外，本申請(qǐng)還提供了一種基于邊緣計(jì)算的分布式外包模冪運(yùn)算裝置、設(shè)備及可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其技術(shù)效果與上述方法的技術(shù)效果相對(duì)應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于邊緣計(jì)算的分布式外包模冪運(yùn)算方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

模冪運(yùn)算是加密和簽名系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的運(yùn)算，由于模冪運(yùn)算需要較大的計(jì)算成本，因此很多場(chǎng)景下需要將模冪運(yùn)算任務(wù)外包會(huì)給云完成。外包使得資源受限制的用戶能夠?qū)⒂?jì)算量大的計(jì)算任務(wù)交付給云上的服務(wù)器進(jìn)行處理，減輕了個(gè)人計(jì)算的負(fù)擔(dān)，避免了用戶對(duì)本地軟硬件和維護(hù)的大量投入。

在目前的模冪外包方案中，大部分都是將模冪運(yùn)算任務(wù)外包給具有強(qiáng)大計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力的云服務(wù)器。云計(jì)算將數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理集中在云服務(wù)器上，是單節(jié)點(diǎn)上的集中式計(jì)算。但這些云服務(wù)器通常離用戶很遙遠(yuǎn)，傳輸時(shí)延高，不能滿足一些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)性的要求。在工業(yè)、醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，存在大量的對(duì)實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)和安全可靠性要高的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，云計(jì)算架構(gòu)并不適用。

邊緣計(jì)算可以很好的解決這一問題。邊緣計(jì)算中的節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲形恢酶停嚯x終端用戶更近，數(shù)據(jù)傳輸具有極低時(shí)延。而且邊緣計(jì)算比云計(jì)算更加可靠，當(dāng)某一區(qū)域服務(wù)異常時(shí)，用戶請(qǐng)求可以快速轉(zhuǎn)向其他臨近區(qū)域。但是，邊緣計(jì)算中的節(jié)點(diǎn)僅有有限的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源，基于云的外包方案不適用于邊緣計(jì)算。

因此，一方面，基于邊緣計(jì)算設(shè)計(jì)模冪外包方案是十分有意義的；另一方面，如何降低邊緣服務(wù)器的計(jì)算量十分重要。此外，邊緣服務(wù)器可能是不誠實(shí)的和好奇的，外包數(shù)據(jù)可能包含有用戶的敏感數(shù)據(jù)，邊緣節(jié)點(diǎn)可能返回錯(cuò)誤的結(jié)果，因此，如何保證用戶隱私性并實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)果的驗(yàn)證，是非常重要的。

綜上，針對(duì)云服務(wù)器延時(shí)較高的問題，如何基于邊緣計(jì)算設(shè)計(jì)一個(gè)可以驗(yàn)證結(jié)果的正確性并保護(hù)用戶的隱私性的模冪運(yùn)算外包方案，以降低延時(shí)，是亟待本領(lǐng)域解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的是提供一種基于邊緣計(jì)算的分布式外包模冪運(yùn)算方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用以解決當(dāng)前的模冪運(yùn)算外包方案將計(jì)算任務(wù)外包給云服務(wù)器，導(dǎo)致延時(shí)較高的問題。其具體方案如下：

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于邊緣計(jì)算的分布式外包模冪運(yùn)算方法，包括：

生成多個(gè)隨機(jī)化數(shù)對(duì)；

利用所述多個(gè)隨機(jī)化數(shù)對(duì)，對(duì)模冪運(yùn)算任務(wù)進(jìn)行盲化和轉(zhuǎn)換，得到目標(biāo)任務(wù)；

基于二進(jìn)制形式對(duì)所述目標(biāo)任務(wù)進(jìn)行分割，得到多個(gè)子任務(wù)；

將所述子任務(wù)發(fā)送至邊緣服務(wù)器，并從所述邊緣服務(wù)器獲取所述子任務(wù)的計(jì)算結(jié)果，其中所述子任務(wù)與所述邊緣服務(wù)器一一對(duì)應(yīng)；

對(duì)所述多個(gè)子任務(wù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合并，得到目標(biāo)結(jié)果；

根據(jù)所述模冪運(yùn)算任務(wù)與所述目標(biāo)任務(wù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，對(duì)所述目標(biāo)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，若驗(yàn)證通過，則得到模冪運(yùn)算結(jié)果。

優(yōu)選的，在底數(shù)固定指數(shù)可變的情況下，所述生成多個(gè)隨機(jī)化數(shù)對(duì)；利用所述多個(gè)隨機(jī)化數(shù)對(duì)，對(duì)模冪運(yùn)算任務(wù)進(jìn)行盲化和轉(zhuǎn)換，得到目標(biāo)任務(wù)，包括：

生成4個(gè)隨機(jī)化數(shù)對(duì)：其中，u為隨機(jī)化的底數(shù)，k₁,k₂,k₃,k₄均為隨機(jī)化的指數(shù)；

生成隨機(jī)整數(shù)r∈(2,11)；