[發明專利]基于多方安全計算的數據隱匿查詢安全共享系統及方法

有效

• 申請號: 202110036670.9
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112367170B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 賈坤;王萍;徐志華
• 申請（專利權）人: 四川新網銀行股份有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 成都智言知識產權代理有限公司 51282
• 代理人: 胡文莉

1.一種基于多方安全計算的數據隱匿查詢安全共享系統，其特征在于，包括DH密鑰交互模塊、用戶關鍵信息隱匿交互模塊、用戶核心數據隱匿交互模塊和用戶核心數據安全共享模塊；

DH密鑰交互模塊，用于通過系統機構間兩兩握手，實現機構間公鑰信息的共享，私鑰的兩兩隱私交互；

用戶關鍵信息隱匿交互模塊，用于基于DH公鑰和DH私鑰實現用戶信息集的隱匿交互；

用戶核心數據隱匿交互模塊，用于數據資產機構B基于用戶加密信息交集U查詢核心數據元素，并將核心數據分割分享至主體機構A；

用戶核心數據安全共享模塊，用于主體機構A通過解密數據資產機構B傳輸的用戶核心數據分割秘密集U_B^s，實現主體機構A與數據資產機構B之間信息的安全共享；

其中，DH密鑰交互模塊，用于主體機構A生成動態公鑰，由主體機構A隨機動態生成1個機構間的公鑰信息，公鑰滿足256位字節要求，公鑰信息動態變化，變化周期由隨機數產生，假設主體機構A與數據資產機構B間的公鑰信息為p；

DH密鑰交互模塊，還用于公鑰信息交互，主體機構A分別與B機構進行握手，使得數據資產機構B獲得與機構A之間的公鑰信息，公鑰信息在握手的兩機構間共享；

DH密鑰交互模塊，還用于機構DH私鑰生成，各個機構生成各自機構的DH私鑰，該私鑰隨機生成，該私鑰只有機構自身知道，其中A機構的私鑰為a，滿足ap；數據資產機構B的私鑰為b，滿足bp；

其中，用戶關鍵信息隱匿交互模塊具體如下：

主體機構A用戶集信息確定，由主體機構確定用戶關鍵信息集，將關鍵信息轉化為數值，確定用戶關鍵信息集合，假設該集合為X包含m個元素，形如X＝{x₁，x₂，......，x_m}的集合；

數據資產機構B用戶集信息確定，由數據資產機構確定用戶關鍵信息集，關鍵信息如身份證號，將用戶身份證信息轉化為數值，確定用戶關鍵信息集合，假設數據資產機構B的用戶集為Y包含k個元素，形如Y＝{y₁，y₂，......，y_k}的集合；

主體機構用戶A關鍵數據雙重加密，主體機構A將用戶信息通過DH公鑰和DH私鑰進行雙重加密，采用冪次方并求余的組合加密方式；主體機構A加密之后的用戶關鍵信息集合形為X^a＝{x₁^a mod p，x₂^a mod p，......，x_m^a mod p}；

數據資產機構B用戶關鍵數據雙重加密，數據資產機構B用戶信息集Y通過DH公鑰和DH私鑰進行雙重加密，采用冪次方并求余的組合加密方式，主體機構B加密之后的用戶關鍵信息集合形為Y^b＝{y₁^b mod p，y₂^b mod p，......，y_k^b mod p}；

主體機構用戶A關鍵信息加密集X^a傳輸，主體機構A將加密好的用戶關鍵信息集合X^a，傳輸至數據資產機構B；

數據資產機構B用戶關鍵信息加密集Y^b傳輸，數據資產機構B將加密好的用戶關鍵信息集合Y^b，傳輸至主體機構A；

數據資產機構B對主體機構A的信息集X^a再次加密，數據資產機構B對主體機構A的加密信息集x^a進行DH加密，加密之后的集合為X^ab＝{x₁^ab mod p，x₂^ab mod p，......，x_m^ab modp}；

數據資產機構B將用戶信息加密集X^ab傳輸至主體機構A；

主體機構A對數據資產機構B的信息集Y^b再次加密，主體機構A對數據資產機構B的加密信息集Y^b進行DH加密，加密之后的集合為Y^ba＝{y₁^ba mod p，y₂^ba mod p，......，y_k^ba modp}；

主體機構A確定和數據資產機構B間的共有用戶集，主體機構A對加密之后的2個用戶信息集進行比對碰撞，找出交集，由于冪方運算交換順序之后，結果依舊相等，即x^ab mod p＝x^ba mod p；同理，若加密之后的信息值相等，那么原始數據也一定相等，即如果y₁^ab mod p＝x₁^ab mod p，則說明y₁＝x₁；假設主體機構A與數據資產機構B的共有用戶信息加密集為U包含t個元素，U＝{u₁，u₂，......，u_t}，U對應與主體機構A的元素為：

U＝{x_i1^ab mod p，x_i2^ab mod p，......，x_it^ab mod p}，其中i1，i1，...，it分別對應1，2，……，t中的元素；U對應與數據資產機構B的元素為：

U＝{y_k1^ba mod p，y_k2^ba mod p，......，y_kt^ba mod p}，其中k1，k2，...，kt分為對應1，2，……，t中的元素；

主體機構A將共有用戶信息加密集U傳送至數據資產機構B；

用戶核心數據隱匿交互模塊具體如下：

共有用戶加密交集U的核心數據映射集查詢，數據資產機構B基于共有用戶加密交集U，在核心數據庫進行核心數據查詢，并形成核心數據映射集，假設數據資產機構B擁有w個核心數據元素，分別命名為b1，b2，......，bw.共有用戶加密交集U的核心數據映射集為U_B＝[{u₁：B₁}，{u₂：B₂}，......，{u_t：B_t}]，其中B_i表示主體機構A和數據資產機構B的共有用戶u_i在數據資產機構B對應的核心數據集，表示共有用戶u_i在數據資產機構B的第w項核心數據元素bw對應的具體值，i＝1，2，......，t；

秘密分享技術核心數據分割，通過秘密分享算法將核心數據進行分割加密，共有用戶加密交集U包含t個元素，設r＜t，構造t個r階多項式，f_j(X)＝B_j+M_1jX+M_2jX²+...M_rjX^r，其中j＝1，2，......，t.；隨機選擇r個常量向量V₁，V₂，......，V_r，構造t個秘密集，假設其中j＝1，2，......，t，每一個秘密集即為共有用戶加密交集U中每個元素對應的秘密集；假設共有用戶加密交集U對應的核心數據分割秘密集為U_B^s，則U_B^s＝[{u₁：S₁}，{u₂：S₂}，......，{u_t：S_t}]；

用戶核心數據隱匿交互，數據資產機構B將共有用戶加密交集U對應的用戶核心數據分割秘密集U_B^s傳輸至主體機構A；

用戶核心數據安全共享模塊具體如下：

用戶核心數據隱匿解密，主體機構A將獲取到的核心數據分割秘密集為U_B^s通過多項式插值方法，計算出每個用戶信息對應的原始核心數據，即U_B＝[{u₁：B₁}，{u₂：B₂}，......，{u_t：B_t}]；

用戶核心數據獲取，主體機構A通過關聯匹配U_B和共有用戶加密交集U＝{x_i1^ab mod p，x_i2^ab mod p，......，x_it^ab mod p}，還原主體機構A與數據資產機構B的共有用戶核心數據集U_B^A＝[{x_i1：B₁}，{x_i2：B₂}，.......，{x_it：B_t}]，其中i1，i1，......，it分別對應1，2，……，t中的元素。

2.一種基于多方安全計算的數據隱匿查詢安全共享方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：通過系統機構間兩兩握手，實現機構間公鑰信息的共享，私鑰的兩兩隱私交互；

步驟2：基于DH公鑰和DH私鑰實現用戶信息集的隱匿交互；

步驟3：數據資產機構B基于用戶加密信息交集U查詢核心數據元素，并將核心數據分割分享至主體機構A；

步驟4：主體機構A通過解密數據資產機構B傳輸的用戶核心數據分割秘密集U_B^s，實現主體機構A與數據資產機構B之間信息的安全共享，

其中，步驟1的詳細步驟如下：

步驟1.1：主體機構A生成動態公鑰，由主體機構A隨機動態生成1個機構間的公鑰信息，公鑰滿足256位字節要求，公鑰信息動態變化，變化周期由隨機數產生，假設主體機構A與數據資產機構B間的公鑰信息為p；

步驟1.2：公鑰信息交互，主體機構A分別與B機構進行握手，使得數據資產機構B獲得與機構A之間的公鑰信息，公鑰信息在握手的兩機構間共享；

步驟1.3：機構DH私鑰生成，各個機構生成各自機構的DH私鑰，該私鑰隨機生成，該私鑰只有機構自身知道，其中A機構的私鑰為a，滿足a＜p；數據資產機構B的私鑰為b，滿足b＜p；

步驟2的詳細步驟如下：

步驟2.1：主體機構A用戶集信息確定，由主體機構確定用戶關鍵信息集，將關鍵信息轉化為數值，確定用戶關鍵信息集合，假設該集合為X包含m個元素，形如X＝{x₁，x₂，......，x_m}的集合；

步驟2.2：數據資產機構B用戶集信息確定，由數據資產機構確定用戶關鍵信息集，關鍵信息如身份證號，將用戶身份證信息轉化為數值，確定用戶關鍵信息集合，假設數據資產機構B的用戶集為Y包含k個元素，形如Y＝{y₁，y₂，......，y_k}的集合；

步驟2.3：主體機構用戶A關鍵數據雙重加密，主體機構A將用戶信息通過DH公鑰和DH私鑰進行雙重加密，采用冪次方并求余的組合加密方式；主體機構A加密之后的用戶關鍵信息集合形為X^a＝{x₁^a mod p，x₂^a mod p，......，x_m^a mod p}；

步驟2.4：數據資產機構B用戶關鍵數據雙重加密，數據資產機構B用戶信息集Y通過DH公鑰和DH私鑰進行雙重加密，采用冪次方并求余的組合加密方式，主體機構B加密之后的用戶關鍵信息集合形為Y^b＝{y₁^b mod p，y₂^b mod p，......，y_k^b mod p}；

步驟2.5：主體機構用戶A關鍵信息加密集X^a傳輸，主體機構A將加密好的用戶關鍵信息集合X^a，傳輸至數據資產機構B；

步驟2.6：數據資產機構B用戶關鍵信息加密集Y^b傳輸，數據資產機構B將加密好的用戶關鍵信息集合Y^b，傳輸至主體機構A；

步驟2.7：數據資產機構B對主體機構A的信息集X^a再次加密，數據資產機構B對主體機構A的加密信息集X^a進行DH加密，加密之后的集合為X^ab＝{x₁^ab mod p，x₂^ab mod p，......，x_m^abmod p}；

步驟2.8：數據資產機構B將用戶信息加密集X^ab傳輸至主體機構A；

步驟2.9：主體機構A對數據資產機構B的信息集Y^b再次加密，主體機構A對數據資產機構B的加密信息集Y^b進行DH加密，加密之后的集合為Y^ba＝{y₁^ba mod p，y₂^ba mod p，......，y_k^bamod p}；

步驟2.10：主體機構A確定和數據資產機構B間的共有用戶集，主體機構A對加密之后的2個用戶信息集進行比對碰撞，找出交集，由于冪方運算交換順序之后，結果依舊相等，即x^abmod p＝x^ba mod p；同理，若加密之后的信息值相等，那么原始數據也一定相等，即如果y₁^abmod p＝x₁^ab mod p，則說明y₁＝x₁；假設主體機構A與數據資產機構B的共有用戶信息加密集為U包含t個元素，U＝{u₁，u₂，......，u_t}，U對應與主體機構A的元素為：

U＝{x_i1^ab mod p，x_i2^ab mod p，......，x_it^ab mod p}，其中i1，i1，...，it分別對應1，2，……，t中的元素；U對應與數據資產機構B的元素為：

U＝{y_k1^ba mod p，y_k2^ba mod p，......，y_kt^ba mod p}，其中k1，k2，...，kt分為對應1，2，……，t中的元素；

步驟2.11：主體機構A將共有用戶信息加密集U傳送至數據資產機構B；

步驟3的詳細步驟如下：

步驟3.1：共有用戶加密交集U的核心數據映射集查詢，數據資產機構B基于共有用戶加密交集U，在核心數據庫進行核心數據查詢，并形成核心數據映射集，假設數據資產機構B擁有w個核心數據元素，分別命名為b1，b2，......，bw.共有用戶加密交集U的核心數據映射集為U_B＝[{u₁：B₁}，{u₂：B₂}，.......，{u_t：B_t}]，其中B_i表示主體機構A和數據資產機構B的共有用戶u_i在數據資產機構B對應的核心數據集，表示共有用戶u_i在數據資產機構B的第w項核心數據元素bw對應的具體值，i＝1，2，......，t；

步驟3.2：秘密分享技術核心數據分割，通過秘密分享算法將核心數據進行分割加密，共有用戶加密交集U包含t個元素，設r＜t，構造t個r階多項式，f_j(X)＝B_j+M_1jX+M_2jX²+...M_rjX^r，其中j＝1，2，......，t.；隨機選擇r個常量向量V₁，V₂，......，V_r，構造t個秘密集，假設其中j＝1，2，......，t，每一個秘密集即為共有用戶加密交集U中每個元素對應的秘密集；假設共有用戶加密交集U對應的核心數據分割秘密集為U_B^s，則U_B^s＝[{u₁：S₁}，{u₂：S₂}，......，{u_t：S_t}]；

步驟3.3：用戶核心數據隱匿交互，數據資產機構B將共有用戶加密交集U對應的用戶核心數據分割秘密集U_B^s傳輸至主體機構A；

步驟4的詳細步驟如下：

步驟4.1：用戶核心數據隱匿解密，主體機構A將獲取到的核心數據分割秘密集為U_B^s通過多項式插值方法，計算出每個用戶信息對應的原始核心數據，即U_B＝[{u₁：B₁}，{u₂：B₂}，......，{u_t：B_t}]；

步驟4.2：用戶核心數據獲取，主體機構A通過關聯匹配U_B和共有用戶加密交集U＝{x_i1^abmod p，x_i2^ab mod p，......，x_it^ab mod p}，還原主體機構A與數據資產機構B的共有用戶核心數據集U_B^A＝[{x_i1：B₁}，{x_i2：B₂}，......，{x_it：B_t}]，其中i1，i1，......，it分別對應1，2，……，t中的元素。