[發明專利]一種負載均衡的隱私數據共享方法

有效

• 申請號: 202110560903.5
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113301042B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 張建忠;李建斌;徐敬東;劉松;蒲凌君
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L67/1008;H04L67/1097;G06F9/48;G06F9/50;G06F16/182
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 侯力

1.一種負載均衡的隱私數據共享方法，其特征在于，所述方法包括：

由多個參與節點構成分布式網絡，每個節點包含數據存儲單元、數據加密單元和加密任務分發單元：

數據存儲單元，用于共享數據的分布式存儲，本方法實際采用IPFS網絡進行數據存儲；

數據加密單元，為節點生成對稱加密密鑰和非對稱加密公私鑰對，并提供代理重加密功能，本方法實際采用Umbral門限代理重加密方案提供數據加密功能；

加密任務分發單元，根據鄰近節點狀態分發重加密任務，平衡各節點計算負載；

各個節點間隱私數據共享過程中，參與者包含數據請求者、數據擁有者和由其他節點構成的IPFS網絡，隱私數據共享過程包括步驟：

(1)參與節點初始化參數；

每個節點初始化時配置其節點等級、節點信息表、任務隊列、分組重加密密鑰生成數N、門限數t、最大節點等級、IPFS網絡ID、Umbral加密用公鑰私鑰、Umbral驗證用公鑰私鑰和Umbral數字簽名對象，并將密鑰保存于密鑰文件；

每個節點維護一個節點信息表，存儲鄰近節點信息與自身節點信息，每個節點信息包括節點IPFS網絡ID、節點過載閾值、節點空閑閾值和節點狀態；

節點過載閾值和節點空閑閾值通過動態閾值算法周期性更新，更新算法如下：

（1-1）若當前節點過載閾值小于鄰近節點平均過載閾值，節點過載閾值增加

（1-2）若當前節點空閑閾值小于鄰近節點平均空閑閾值，節點空閑閾值增加

（1-3）若周期內過載狀態時間占比為，且大于90%，節點過載閾值減少

（1-4）若周期內空閑狀態時間占比為，且大于90%，節點空閑閾值增加

負載閾值更新完畢后，向上取整，根據當前任務隊列長度調整自身節點狀態，通知鄰近節點；

(2)數據擁有者利用隨機對稱密鑰key加密隱私數據得到數據密文,利用Umbral公鑰加密key得到密鑰密文和對稱密鑰封裝，之后將數據密文和密鑰密文合并后上傳至IPFS網絡，得到內容標識符；

(3)數據請求者向數據擁有者發送詢問是否同意共享的請求消息并得到響應消息后，發送含有自身公鑰和內容標識符的正式請求消息；

(4)數據擁有者收到正式請求消息，生成N個分組重加密密鑰，向鄰近節點發送包含有分組重加密密鑰和對稱密鑰封裝的重加密消息；

(5)鄰近節點收到重加密消息，若該鄰近節點處于過載狀態，轉發給其他鄰近節點；否則將重加密消息放入任務隊列，按優先度進行處理，得到分組對稱密鑰封裝，向數據請求者發送包含有分組對稱密鑰封裝的結果消息；

(6) 數據請求者收到結果消息，積累t個分組對稱密鑰封裝后對對稱密鑰封裝進行處理，實現解密權轉移；數據請求者通過內容標識符從IPFS網絡下載數據，以處理后的對稱密鑰封裝、自身私鑰為參數解密密鑰密文得到對稱密鑰key，之后解密數據密文得到明文。

2.根據權利要求1所述的負載均衡的隱私數據共享方法，其特征在于，節點狀態由任務隊列長度與節點過載閾值和節點空閑閾值的相對大小決定；若任務隊列長度大于節點過載閾值，節點為過載狀態；若任務隊列長度小于節點空閑閾值，節點為空閑狀態；其余情況節點處于正常狀態。

3.根據權利要求1所述的負載均衡的隱私數據共享方法，其特征在于，在數據共享過程的步驟（4）中，當數據擁有者生成N個分組重加密密鑰后，為這批分組重加密密鑰生成版本號，之后確認處于連接狀態的鄰近節點狀態，以如下規則發送重加密消息：

選擇一個集合，記錄已被發送消息節點IPFS網絡ID，若鄰近節點為空閑狀態且未被記錄于集合，向該節點發送重加密消息；否則向正常狀態且未被記錄于集合的節點發送重加密消息；再否則向過載狀態且未被記錄于集合的節點發送重加密消息；成功發送消息后，將發送對象節點IPFS網絡ID記錄于集合，若該集合大小等于當前連接節點數，清空集合。