[發明專利]基于集合運算的保密統計數據共享方法及系統

有效

• 申請號: 202010887048.4
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111984984B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 蔣瀚;徐秋亮;宋祥福;藺國強;汪達安;許繼月
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種基于集合運算的保密統計數據共享方法，其特征在于，包括：

保密統計數據共享的通信一方利用布谷哈希將輸入的集合X映射到哈希表中，保密統計數據共享的通信另一方利用普通哈希將輸入的集合Y中的每個元素放置到哈希表中的所有可能位置；

利用共享成員測試方法，判斷通信一方的輸入集合中的元素是否屬于通信另一方的輸入集合，得到共享計算結果；

所述共享成員測試針對以下場景：P₀持有元素x,P₁持有集合Y，P₀想測試元素x是否屬于P₁的集合Y，針對該場景，要求成員測試的結果共享在通信雙方，而任意一方不知道測試結果，為此，定義如下的共享成員測試理想功能函數F_SPMT：

F_SPMT功能函數：

1)P₀輸入元素x，P₁輸入集合Y

2)計算成員測試結果c,如果x∈Y，則c←1,否則c←0

3)隨機選取發送r給P₀,發送c⊕r給P₁

針對該理想功能函數，給出了一個計算F_SPMT的協議Π_SPMT，該協議利用了功能函數F_OPRF和F_SEQ，因此工作在(F_OPRF，F_SEQ)-混合模式，

Π_SPMT:

1)P₀作為F_OPRF的接收方，輸入x，P₁作為F_OPRF的接收方，最終，F_OPRF發送偽隨機函數F的密鑰key給P₁，發送F(key,x)給P₀；

2)針對任意y_i∈Y，其中i∈[1,|Y|],P₁隨機選取r∈F_p，計算多項式：

P₁發送多項式P的系數給P₀；

3)P₀計算s＝P(F(key,x))，兩個參與方調用F_SEQ，其中P₀輸入s，P₁輸入r，最終參與方共享r和s的等值關系；

通過協議Π_SPMT，參與方首先調用F_OPRF使得P₀拿到PRF輸出F(key,x)，隨后，P₁生成多項式P(x)并將多項式的系數發送給P₀，如果x∈Y，那么x必定是P(x)–r的某個零點值，那么P₀計算s＝P(F(key,x))必定和r相等，因此，對s和r調用共享等值功能函數F_SEQ，最終將x是否屬于Y最終共享到參與方；基于共享計算結果，計算關于集合X和Y運算的統計信息，利用茫然偽隨機函數在保密統計數據共享的通信雙方之間傳輸相應集合統計信息。

2.如權利要求1所述的基于集合運算的保密統計數據共享方法，其特征在于，集合X和集合Y的協議通信復雜度相等。

3.如權利要求1所述的基于集合運算的保密統計數據共享方法，其特征在于，保密統計數據共享的通信一方的輸入集合還對應有權值集合，權值集合中的元素由輸入集合中各元素的權值構成。

4.如權利要求3所述的基于集合運算的保密統計數據共享方法，其特征在于，關于集合X和Y運算的統計信息包括交/并集大小、交集權值和以及交集權值方差。

5.如權利要求1所述的基于集合運算的保密統計數據共享方法，其特征在于，茫然偽隨機函數通過保密統計數據共享的通信雙方計算AES來實現，其中發送方持有密鑰，接收方持有輸入數據，雙方執行安全計算AES，最終將安全計算結果揭示給接收方。