[發(fā)明專利]基于隱私保護(hù)的遙測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011069746.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN112187442A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱祖勍;潘小琴;唐紹飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/00
• 分類號(hào): H04L9/00;H04L9/06;H04L9/08;H04L9/32;H04L29/06;G06F21/60;G06F21/62;G06F21/64
• 代理公司: 北京凱特來(lái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;韓珂

1.一種基于隱私保護(hù)的遙測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，其特征在于，包括：

數(shù)據(jù)收集代理模塊，用于對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的明文向量進(jìn)行整數(shù)向量同態(tài)加密，獲得密文向量，對(duì)密文向量進(jìn)行壓縮編碼和簽名，獲得數(shù)字簽名，將密文向量與數(shù)字簽名進(jìn)行組裝后向外傳輸；

集中式控制器，用于接收到密文向量與數(shù)字簽名后，對(duì)密文向量進(jìn)行壓縮編碼和簽名，獲得新的數(shù)字簽名，并比較所述新的數(shù)字簽名是否與接收到的數(shù)字簽名相匹配；若是，則對(duì)密文向量進(jìn)行分類；若否，則丟棄密文向量并發(fā)出告警。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于隱私保護(hù)的遙測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，其特征在于，整數(shù)向量同態(tài)加密步驟包括：

設(shè)置初始的密鑰S為一個(gè)m×m維的單位矩陣I，密文向量的維度為n，n≥m，初始的密文向量為c＝w·x，其中w是預(yù)設(shè)的權(quán)重，x為m維的明文向量，初始的噪聲向量e＝0，滿足公式S·c＝w·x+e；將密文向量c轉(zhuǎn)換為雙極表示形式c^*，將初始的密鑰S轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制相關(guān)的向量S^*，仍然滿足公式S·c＝S^*·c^*；產(chǎn)生三個(gè)隨機(jī)整數(shù)矩陣，維度為m×(n′-m)的矩陣T，維度為m×n·l的矩陣E，維度為(n′-m)×n·l的矩陣A，其中n′為預(yù)設(shè)的最終加密密鑰的維度，l為將密文向量c轉(zhuǎn)換為雙極表示形式c^*時(shí)所設(shè)置的參數(shù)，利用這三個(gè)矩陣構(gòu)造公鑰矩陣計(jì)算最終的加密密鑰S′＝[I，T]和密文向量c′＝M·c^*。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于隱私保護(hù)的遙測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)密文向量進(jìn)行壓縮編碼和簽名的步驟包括：

將密文向量各元素歸一化為非負(fù)值，采用非均勻量化方式，將每個(gè)元素編碼為一個(gè)字節(jié)，分為段落碼和分級(jí)碼，分別用n個(gè)比特和(8-n)個(gè)比特來(lái)編碼，其中，段落碼表示元素所在的非均勻量化區(qū)域，分級(jí)碼表示區(qū)域內(nèi)均勻量化結(jié)果；

組合密文向量的各元素編碼，應(yīng)用哈希算法，獲得哈希值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于隱私保護(hù)的遙測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，其特征在于，將密文向量與數(shù)字簽名進(jìn)行組裝包括：將產(chǎn)生的數(shù)字簽名裝載在密文向量末尾。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于隱私保護(hù)的遙測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)深度學(xué)習(xí)模型對(duì)密文向量進(jìn)行分類，獲得正常或者異常的分類結(jié)果；如果是異常的分類結(jié)果，則根據(jù)檢測(cè)的原因，集中式控制器做出相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制和管理決策來(lái)解決檢測(cè)到的異常的分類結(jié)果。

6.一種基于隱私保護(hù)的遙測(cè)數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于，包括：

對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的明文向量進(jìn)行整數(shù)向量同態(tài)加密，獲得密文向量，對(duì)密文向量進(jìn)行壓縮編碼和簽名，獲得數(shù)字簽名，將密文向量與數(shù)字簽名進(jìn)行組裝后向外傳輸；

接收到密文向量與數(shù)字簽名后，對(duì)密文向量進(jìn)行壓縮編碼和簽名，獲得新的數(shù)字簽名，并比較所述新的數(shù)字簽名是否與接收到的數(shù)字簽名相匹配；若是，則對(duì)密文向量進(jìn)行分類；若否，則丟棄密文向量并發(fā)出告警。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于隱私保護(hù)的遙測(cè)數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于，整數(shù)向量同態(tài)加密步驟包括：

設(shè)置初始的密鑰S為一個(gè)m×m維的單位矩陣I，密文向量的維度為n，n≥m，初始的密文向量為c＝w·x，其中w是預(yù)設(shè)的權(quán)重，x為m維的明文向量，初始的噪聲向量e＝0，滿足公式S·c＝w·x+e；將密文向量c轉(zhuǎn)換為雙極表示形式c^*，將初始的密鑰S轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制相關(guān)的向量S^*，仍然滿足公式S·c＝S^*·c^*；產(chǎn)生三個(gè)隨機(jī)整數(shù)矩陣，維度為m×(n′-m)的矩陣T，維度為m×n·l的矩陣E，維度為(n′-m)×n·l的矩陣A，其中n′為預(yù)設(shè)的最終加密密鑰的維度，l為將密文向量c轉(zhuǎn)換為雙極表示形式c^*時(shí)所設(shè)置的參數(shù)，構(gòu)造公鑰矩陣計(jì)算最終的加密密鑰S′＝[I，T]和密文向量c′＝M·c^*。