[發明專利]一種基于同態加密的數據處理方法、裝置、設備以及介質

在審

• 申請號: 202310317432.4
• 申請日: 2023-03-28
• 公開（公告）號: CN116488785A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 胡雪暉;龐皓天;王皓陽;董俊偉;洪華軍;吳天祺;汪小川;李金庫
• 申請（專利權）人: 上海同態信息科技有限責任公司;中國船舶科學研究中心;西安電子科技大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00
• 代理公司: 北京眾澤信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11701
• 代理人: 葉靜

本發明涉及數據處理技術領域，提供一種基于同態加密的數據處理方法、裝置、設備以及介質，包括：根據待處理數據的指數信息以及正負信息確定第一放縮倍數并進行放縮處理，以獲得第一放縮后數據；根據預設的同態加密算法對應的密鑰長度信息以及待處理數據的精度需求信息確定第二放縮倍數并進行放縮與取整處理，以獲得第二放縮后數據；根據預設的進位位置信息確定第三放縮倍數，并進行放縮處理，以獲得第三放縮后數據；根據密鑰長度信息將多個第三放縮后數據進行打包與拼接，以獲得拼接后數據；對拼接后數據進行同態計算獲得計算后的數據。本發明支持數乘同態，保證同態性，提升數據加密效率。

技術領域

本發明涉及電數字數據處理技術領域，尤其涉及一種基于同態加密的數據處理方法、裝置、設備以及介質。

背景技術

Paillier算法是一種同態加密算法，其具體為一種基于合數剩余類問題的公鑰加密算法，也是目前最為常用且最具實用性的加法同態加密算法，已在眾多具有同態加密需求的應用場景中實現了落地應用，同時也是ISO同態加密國際標準中唯一指定的加法同態加密算法。此外，由于支持加法同態，所以Paillier算法還可支持數乘同態，即支持密文與明文相乘。

在Paillier等加密系統中，加密和解密都涉及多個模塊化乘法和指數操作，具有大指數和模量(通常超過1024位)，這使得它們的計算成本非常昂貴。加密還會產生更大的密文，這反過來會給數據傳輸帶來巨大的通信開銷。另外，在像Paillier這樣的他的方案中，無論明文大小如何，密碼文占用的比特數與密鑰大小大致相同。目前，Paillier的最小安全密鑰大小為2048，而在機器學習領域梯度通常是32位浮點，這已經意味著加密后64×大小膨脹。

現有的Paillier算法在對數據進行打包處理時，會失去全部的同態性，因為沒有考慮進位、異號等因素，只是單純地把數據拼成了一個大整數，最后導致不支持同態運算。另一種同態加密算法BatchCrypt中的打包處理只支持加法，并不能進行同態計算數乘，破壞了Paillier原有的數乘同態性。

發明內容

本發明提供一種基于同態加密的數據處理方法、裝置、設備以及介質，用以解決現有技術中的缺陷。

本發明提供一種基于同態加密的數據處理方法，包括：

獲取待處理數據，所述待處理數據為浮點數；

根據所述待處理數據的指數信息以及正負信息確定第一放縮倍數，并通過所述第一放縮倍數對所述待處理數據進行放縮處理，以獲得第一放縮后數據；其中，所述指數信息根據所述待處理數據中有效數字的位置確定；

根據預設的同態加密算法對應的密鑰長度信息以及待處理數據的精度需求信息確定第二放縮倍數，并通過所述第二放縮倍數對所述第一放縮后數據進行放縮與取整處理，以獲得第二放縮后數據；所述預設的同態加密算法為Paillier算法；

根據預設的進位位置信息確定第三放縮倍數，并通過所述第三放縮倍數對所述第二放縮后數據進行放縮處理，以獲得第三放縮后數據；

根據所述密鑰長度信息將多個第三放縮后數據進行打包，以獲得打包后數據，并對所有打包后數據進行拼接處理，以獲得拼接后數據，所述拼接后數據為整型數據；

對拼接后數據進行同態計算，以獲得計算后的數據，所述同態計算至少為加法同態計算或乘法同態計算中的一種或兩種。

根據本發明提供的一種基于同態加密的數據處理方法，所述根據所述待處理數據的指數信息以及正負信息確定第一放縮倍數，并通過所述第一放縮倍數對所述待處理數據進行放縮處理，以獲得第一放縮后數據，包括：

獲取待處理數據的指數信息i以及正負信息s，其中，所述指數信息為所述待處理數據中有效數字之前數字0的數量，在所述待處理數據為正數的情況下，所述正負信息s為1；在所述待處理數據為負數的情況下，所述正負信息s為-1；