[发明专利]一种面向密态图结构的近似最短距离查询方法

权利要求书

1.一种面向密态图结构的近似最短距离查询方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：客户端对图结构数据进行预处理操作，使图结构数据转换成能够进行加密处理的数据结构；

步骤2：客户端生成加密密钥，对经过预处理的图结构进行加密生成密态图结构EO，并对图结构的每一个顶点进行处理生成顶点标签P_K2(v)；包括步骤：

2.1)根据系统安全参数，客户端生成AES加密密钥K₁和伪随机序列密钥K₂，其中，K₁用于AE云服务器对称密钥加密算法对经过预处理的图结构进行加密，生成加密索引，K₂用于伪随机序列对顶点进行加密操作；

2.2)利用K₂通过伪随机序列P对所有顶点v∈V进行计算，其中V是顶点集合，得到顶点标签P_K2(v)；顶点标签将作为后续查询操作的查询令牌对密态结构数据进行查询，客户端保留所有顶点v∈V的顶点标签在本地；

2.3)利用K₁作为加密密钥对图中所有顶点的Sketch结构Sk_v(v∈V)进行加密，得到一组加密的Sketch结构ESk_v(v∈V)，即为无法获得有效明文信息的密态图结构EO；

步骤3：客户端利用顶点标签P_K2(v)和密态图结构EO生成在不可信服务器上进行安全查询的查询字典，将查询字典发送给云服务器；

步骤4：客户端根据欲查询近似最短距离的两个顶点，选择顶点的查询令牌，向存储查询字典的云服务器发送查询令牌，云服务器根据接收到的查询令牌对查询字典进行查询；若云服务器在查询字典内查询到与查询令牌相对应的顶点标签P_K2(v)，则向客户端发送该顶点标签P_K2(v)在查询字典内对应的密文结构数据作为返回数据；若至少有一个对应的顶点标签未能被查询到，则云服务器向客户端发送查询失败的提示，不发送有效返回数据；

步骤5：如果客户端接收到来自云服务器的有效返回数据，则对返回数据进行解密操作，得到明文的Sketch结构数据；对两个顶点的Sketch结构中的数据进行本地计算，得到最终的近似距离查询结果，具体包括以下步骤：

5.1)客户端利用密钥K₁对接收到两组密文Sketch结构ESk_u(u∈V)和ESk_v(v∈V)进行解密，得到明文的Sketch结构Sk_u和Sk_v；

5.2)对Sk_u＝{(ω₀,δ₀),...,(ω_n,δ_n)}和Sk_v＝{(ω₀,δ₀),...,(ω_m,δ_m)}中的所有二元组元素，寻找公共顶点ω；

5.3)对寻找到的每一个公共顶点ω，利用已知的该公共顶点ω到查询顶点u,v的最短距离，即

δ_uω＝δ(u,ω)＝δ(ω,Sk_u)

δ_vω＝δ(v,ω)＝δ(ω,Sk_v)

其中：u,v是查询顶点；计算δ(u,ω)+δ(ω,v)；

5.4)根据δ(u,ω)+δ(ω,v)的计算结果，比较得到的最小值即为所求顶点间近似最短距离。