[發明專利]一種前向安全的時空數據檢索方法、系統、設備及介質

在審

• 申請號: 202310634815.4
• 申請日: 2023-05-31
• 公開（公告）號: CN116522019A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 馬建峰;王一冰;李致君;苗銀賓;李佳憶;許超
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F16/9537
• 分類號: G06F16/9537;G06F16/951;G06F21/60;G06F16/22;G06F16/2453
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

1.一種前向安全的時空數據檢索方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，索引構建：根據持有的空間點數據構建明文狀態下的R樹，所述R樹由若干個最小邊界矩形m構成，所述最小邊界矩形m內包含若干個空間數據點d；

步驟2，數據加密：利用非對稱標量積保持加密方案對步驟1中的空間點數據d＝(x,y)進行加密，并結合約束偽隨機函數對其進行加鹽處理，得到密文向量

步驟3，索引加密：對步驟1中的最小邊界矩形進行加密，得到最小邊界矩形m的加密索引Ind_m，并將得到的密文狀態下的R樹發送至服務器；

步驟4，范圍查詢：對查詢語句進行轉換，計算得到查詢令牌并發送至服務器，服務器對存儲的密文狀態下的R樹執行范圍查詢，并返回查詢結果。

2.根據權利要求1所述的一種前向安全的時空數據檢索方法，其特征在于，所述步驟2的具體過程為：

步驟2.1，向量加密：利用非對稱標量積保持加密方案對空間點向量d＝(x,y)進行維數擴展，得到三維空間點向量隨機生成一個可逆矩陣作為加密密鑰，為實數域；將可逆矩陣M^T與擴展后的三維空間點向量相乘，得到加密向量

步驟2.2，向量分割：對步驟2.1得到的加密向量進行分割，利用約束偽隨機函數CPRF生成一個隨機的二進制向量ε←CPRF()；

對于0≤i≤|ε|，若ε[i]＝0，則獲取隨機數rand←CPRF()，并賦值若ε[i]＝1，則令

隨機生成輔助矩陣M₁和M₂，計算得到最終的密文向量

3.根據權利要求1所述的一種前向安全的時空數據檢索方法，其特征在于，所述步驟3的具體過程為：

步驟3.1，向量轉換：對步驟1中的最小邊界矩形進行轉換，得到向量其中

步驟3.2，加鹽處理：利用計數器c記錄當前R樹中空間點數據的數量，利用約束偽隨機函數生成有序令牌OT_c←CPRF()，隨機選擇哈希函數H對有序令牌OT_c←CPRF()進行加鹽處理，得到加鹽后令牌e_c←H(OT_c)；對輔助矩陣M₁和M₂進行加鹽處理，得到加鹽矩陣M_{1_c}←H(M₁,e_c)和M_{2_c}←H(M₂,e_c)；

步驟3.3，索引加密：假設轉換后最小邊界矩形m的范圍為Subset，即Subset←(ρ_x,ρ_y)，若sub∈Subset，令m₁,m₂←m_sub，利用步驟3.2獲得的加鹽矩陣M_{1_c}←H(M₁,e_c)和M_{2_c}←H(M₂,e_c)計算向量乘法將結果向量與步驟3.1得到的向量m_ρ合并，得到最小邊界矩形m的加密索引Ind_m；

步驟3.4，將R樹中所有的最小邊界矩形m進行加密，得到密文狀態下的R樹，并將密文狀態下的R樹發送至服務器。