[發(fā)明專利]一種支持多屬性匿名認證的基因序列安全比對方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011590499.8
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112614545B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設計）人: 楊雅希;翁健;吳正豪;李明;劉家男;李宇嫻;毛宜軍
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G16B30/10
• 分類號: G16B30/10;G16B50/00;G06F21/62;G06F21/64
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 鄭浦娟

1.一種支持多屬性匿名認證的基因序列安全比對方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、基因數(shù)據(jù)庫擁有者對其持有的基因序列進行初始化：針對每一條基因序列設置對應的閾值、標簽、訪問屬性集合，然后將閾值和訪問屬性集合發(fā)送給證書頒布者；

S2、基因數(shù)據(jù)庫擁有者根據(jù)計算需求設計電路，并基于該電路計算對應的混淆電路以及混淆電路表，混淆電路用于安全地計算查詢用戶待查詢的基因序列和基因數(shù)據(jù)庫擁有者所擁有的各個基因序列之間的漢明距離，并從中找出漢明距離小于閾值的所有基因序列，然后基因數(shù)據(jù)庫擁有者向查詢用戶返回這些基因序列所對應的標簽；

S3、查詢用戶向證書頒布者發(fā)起證書授權請求，并通過獲取到的基因序列的標簽及自身的查詢屬性集合與證書頒布者交互，從而獲得對應的屬性證書集合；

S4、查詢用戶向基因數(shù)據(jù)庫擁有者發(fā)起針對某條基因序列的查詢請求；

S5、基因數(shù)據(jù)庫擁有者通過匿名驗證的方式驗證查詢用戶獲得的屬性證書：首先根據(jù)查詢用戶獲得的基因序列的標簽確定查詢用戶所查詢的基因序列，其次根據(jù)查詢用戶的屬性證書集合匿名驗證查詢用戶的查詢屬性集合是否滿足獲取所查詢基因序列的要求，

若查詢屬性集合滿足該條基因序列的要求，則驗證通過，基因數(shù)據(jù)庫擁有者向查詢用戶返回相應的明文基因序列；

若查詢屬性集合不滿足該條基因序列的要求，則驗證不通過，查詢用戶無法獲取該條基因序列；

步驟S1的過程具體如下：

S11、證書頒布者生成自己的私鑰sk_issuer，生成并公開全系統(tǒng)參數(shù)pk_issuer，以及確定包含所有可能屬性的屬性全集U；

S12、基因數(shù)據(jù)庫擁有者獲取證書頒布者的公開參數(shù)pk_issuer，基于公開參數(shù)pk_issuer生成公私鑰對pk_DB、sk_DB，對其擁有的每條基因序列db_i設定索引、訪問屬性集合和漢明閾值并用私鑰sk_DB加密基因序列db_i，得到加密后的基因序列

其中，索引表示為標簽label_i，其采用基因數(shù)據(jù)庫擁有者選取的隨機值，1≤i≤n，i為基因序列的序號，n為擁有的基因序列總數(shù)；l為訪問屬性集合中訪問屬性的個數(shù)；

S13、基因數(shù)據(jù)庫擁有者將漢明閾值和訪問屬性集合發(fā)送給證書頒布者；

步驟S2的過程具體如下：

S21、基因數(shù)據(jù)庫擁有者與查詢用戶共同決定混淆電路中用于安全計算的函數(shù)：基因數(shù)據(jù)庫擁有者根據(jù)函數(shù)f確定混淆電路，計算函數(shù)f用于計算基因數(shù)據(jù)庫擁有者擁有的基因序列db_i與查詢用戶待查詢的基因序列q_j之間的漢明距離，當漢明距離小于漢明閾值時，查詢用戶即獲得對應的標簽label_i，表示為：

其中，1≤j≤m，j為待查詢的基因序列序號，m為待查詢的基因序列總數(shù)；

S22、根據(jù)計算函數(shù)f設計對應的電路，根據(jù)該電路設計混淆電路C并設置混淆電路表T；

為了使查詢用戶可以驗證基因數(shù)據(jù)擁有者是否正確構造混淆電路C，進一步為混淆電路增加掩蓋比特L：在設置該混淆電路的混淆電路表時，對混淆電路表中每一行數(shù)據(jù)都異或一個掩蓋比特L；

S23、基因數(shù)據(jù)庫擁有者與查詢用戶之間采用信息理論安全的消息認證碼的方式秘密分享一個掩蓋比特其中，基因數(shù)據(jù)庫擁有者獲取掩蓋比特的部分值L_A，查詢用戶獲取掩蓋比特的部分值L_B；

S24、查詢用戶獲取掩蓋比特L_B、混淆電路表T之后，基因數(shù)據(jù)庫擁有者利用L_A以及混淆電路表T，計算得到對應的部分混淆電路表驗證值T_A，查詢用戶利用L_B以及混淆電路表T，計算得到對應的部分混淆電路表驗證值T_B；其中，T_A與T_B的計算方法為：對混淆電路表內的每一行數(shù)據(jù)與掩蓋比特進行異或，即分別得到以及

S25、查詢用戶作為混淆電路表T的評估者，通過向T輸入待查詢基因序列來獲得電路輸出O，若查詢用戶待查詢基因序列與基因數(shù)據(jù)庫擁有者輸入的基因序列之間的漢明距離小于或等于設定的漢明閾值，則O為該基因數(shù)據(jù)庫中查詢用戶待查詢基因序列的標簽集合O₁；若查詢用戶待查詢基因序列與基因數(shù)據(jù)庫擁有者輸入的基因序列之間的漢明距離大于設定的漢明閾值，則O為零；

S26、查詢用戶獲得混淆電路表T的輸出后，對混淆電路表構造的正確性進行驗證：請求基因數(shù)據(jù)庫擁有者發(fā)送T_B，并將該值與其所計算的T_A進行異或操作，得到再將L'與L進行比較驗證，判斷是否相等，若相等，即驗證通過，則代表電路被正確構造，結果正確；若不相等，即驗證不通過，則代表電路的構造發(fā)生錯誤。