[发明专利]后量子安全私有流聚合

权利要求书

1.一种用于操作私有流聚合（PSA）系统中的聚合器的方法，包括：

用所述聚合器中的网络接口从多个客户端接收多个加密消息，所述多个客户端中的每个客户端传输所述多个加密消息中的一个加密消息，每个加密消息与带误差学习LWE公钥中的向量对应；

用所述聚合器中的处理器将所述多个加密消息相加，以生成与所述多个加密消息的总和对应的聚合数据集；

用所述处理器、使用存储在所述聚合器的存储器中的预定矩阵和存储在所述存储器中的预定秘密密钥，从所述聚合数据集中提取所述多个加密消息中的多个误差向量的求和，所述预定矩阵与每个加密消息中的所述LWE公钥的一部分对应，所述预定秘密密钥与由所述多个客户端用于生成所述多个加密消息的多个秘密密钥的总和对应；

用所述处理器将存储在所述存储器中的预定小配件矩阵与所述多个误差向量的求和相乘，以生成包含在所述多个加密消息中的加密数据的求和；

用所述处理器、使用存储在所述聚合器的所述存储器中的私钥对包含在所述多个加密消息中的所述加密数据的求和解密，以生成由所述多个客户端生成的有噪声数据的明文总和；以及

用所述处理器生成所述有噪声数据的明文总和的输出，所述输出保留所述多个客户端中的每个客户端的差异隐私。

2.根据权利要求1所述的方法，所述提取进一步包括：

用所述处理器从所述聚合数据集中减去与所述LWE公钥对应的所述矩阵乘以所述预定秘密密钥的乘积，以生成所述多个误差向量的求和。

3.根据权利要求1所述的方法，所述解密进一步包括：

用所述处理器执行LWE解密过程，以使用存储在所述存储器中的所述私钥对所述加密数据的求和解密，以生成由所述多个客户端生成的有噪声数据的明文总和。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述LWE解密过程是Brakerski-Gentry-Vaikuntanathan（BGV）解密过程。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个加密消息中的每个加密消息中的误差向量对从[0，5]、[0，37]或[0，65537]中的一个选择的整数数字范围p中的值编码。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个加密消息中的每个加密消息中的误差向量对由多个二进制数据位表示的值编码。

7.一种用于操作私有流聚合（PSA）系统中的第一客户端的方法，包括：

用所述第一客户端中的处理器、使用存储在所述第一客户端的存储器中的第一公钥对有噪声明文数据加密，以生成加密数据向量；

用所述第一客户端中的所述处理器对所述加密数据向量进行采样，以基于所述加密数据向量生成具有高斯分布的误差向量；

用所述第一客户端中的所述处理器、使用存储在所述第一客户端的所述存储器中的预定矩阵、存储在所述第一客户端的所述存储器中的预定秘密密钥以及所述误差向量，生成带误差学习LWE公钥的向量，所述LWE公钥与所述第一公钥不同；以及

用所述第一客户端中的网络接口将包括所述LWE公钥的所述向量的第一加密消息传输到聚合器。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

用所述第一客户端中的所述处理器、使用离散拉普拉斯机制生成随机整数；以及

用所述第一客户端中的所述处理器将所述随机整数加到存储在所述第一客户端的所述存储器中的明文数据，以生成所述有噪声明文数据。

9.根据权利要求7所述的方法，生成所述LWE公钥的所述向量进一步包括：

通过将所述误差向量加到所述预定矩阵乘以所述预定秘密密钥的乘积，用所述第一客户端中的所述处理器生成所述LWE公钥的所述向量。

10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

用所述第一客户端中的处理器、使用LWE加密过程以存储在所述第一客户端的所述存储器中的所述第一公钥对所述有噪声明文数据加密以生成所述加密数据向量。