[發明專利]一種基于CSP問題的同態密文編碼與計算方法

有效

• 申請號: 202110726273.4
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113312654B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 米波;周津甫;黃大榮;劉洋;張振源;翁淵;鄒永興
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F21/62;G06F21/64
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明涉及數據同態加密技術領域，具體涉及一種基于CSP問題的同態密文編碼與計算方法，包括：獲取待比較的目標數據和待比較數據；對目標數據進行對應編碼得到目標編碼數據；然后基于CSP問題和同態加密算法對目標編碼數據進行加密得到目標密文數據；對待比較數據進行對應編碼得到待比較編碼數據；然后基于CSP問題和同態加密算法對待比較編碼數據進行加密得到待比較密文數據；計算比較目標密文數據和待比較密文數據的大小，并將對應的大小比較結果作為目標數據和待比較數據的比較結果。本發明中的同態加密算法編碼與計算方法在比較數據時能夠兼顧數據運算效率和數據運算安全性，從而能夠提升終端和服務器的數據通信效果。

技術領域

本發明涉及數據同態加密技術領域，具體涉及一種基于CSP問題的同態密文編碼與計算方法。

背景技術

隨著新型互聯網絡的不斷發展，數據呈現爆發式增長的態勢，海量數據往往以委托計算服務的模式保存在云服務器中。存儲在云端的一些數據往往含有隱私信息，或者云端的保密機制不完善，容易泄露一部分數據信息。因此，需要對隱私數據進行加密保護，其中，同態加密算法不僅可以實現原始數據的隱私保護功能，同時又支持對密文數據進行任意次的同態加法和同態乘法計算，為云計算和大數據環境提供了通用的安全方案。

針對現有同態加密算法密文存儲空間大，計算繁瑣等問題，公開號為CN107294698B的中國專利公開了《一種單密文同態計算的全同態加密方法》，其包括：用戶用隨機生成的兩個大素數的乘積作為加密公鑰，利用歐拉函數及擴展歐幾里得算法得到的逆元作為解密私鑰；利用構造的一個關于兩個變量的次數均不超過2的多項式和加密公鑰在隨機選取的整數的控制下對明文進行加密，得到密文；使用密文中的整數和解密私鑰對密文解密，得到明文；云服務器使用加密公鑰，對密文空間中任意一個密文進行同態加法運算和同態乘法運算，得到同態密文；用戶使用解密私鑰對同態密文進行解密，得到相應明文進行相同計算的結果。

上述現有方案中的同態加密方法能夠實現單密文同態計算的全同態加密，能夠在一定程度上提高全同態加密的效率。然而，密鑰的安全性決定著數據安全，申請人發現基于CSP問題(Conjugate?Search?Problem，共軛搜索問題)的密鑰能夠有效的加密數據，因為CSP問題在一般線性群上是后量子安全的，其能夠有效保證加密數據的安全性。

數據通信過程中，比較兩個數據是最常見的計算場景，例如在車聯網等領域。但是，在現有計算方式的前提下，無論采用何種密鑰，都需要第三方進行背書才能完成數據解密和數據運算的過程。一方面，數據在運算前需要經過解密這一過程，影響了數據的運算效率；另一方面，用于背書的第三方的可靠性影響著數據通信的安全，并且數據還存在著被暴力破解的情況，導致數據運算的安全性難以得到保證。因此，如何設計一種在比較數據時能夠兼顧數據運算效率和數據運算安全性的同態密文計算方法是急需解決的技術問題。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提升一種在比較數據時能夠兼顧數據運算效率和數據運算安全性的同態密文計算方法，從而能夠提升終端和服務器的數據通信效果。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種基于CSP問題的同態密文編碼與計算方法，包括以下步驟：

S1：獲取待比較的目標數據和待比較數據；

S2：對所述目標數據進行對應編碼得到目標編碼數據；然后基于CSP問題和同態加密算法對所述目標編碼數據進行加密得到目標密文數據；

S3：對所述待比較數據進行對應編碼得到待比較編碼數據；然后基于CSP問題和同態加密算法對所述待比較編碼數據進行加密得到待比較密文數據；

S4：比較所述目標密文數據和所述待比較密文數據的大小，并將對應的大小比較結果作為所述目標數據和所述待比較數據的比較結果。

優選的，步驟S2中，具體通過如下步驟得到目標密文數據：