[发明专利]一种安全高效的圆形范围数据上传、查询方法及相应存储介质与电子装置

说明书

本发明公开了一种安全高效的圆形范围上传、查询方法及相应存储介质与电子装置，使用SS树为二维数据集合构造索引，将查询条件表示为陷门圆形向量，在有效保护二维数据和查询条件隐私的同时，可以实现对海量密文二维数据的快速圆形范围查询。本发明使用SS树为二维数据集合构造索引，并提出一种安全、高效的圆形相交判定方法，基于该判定方法，云存储系统可以快速搜索SS树，且不泄露敏感信息。本方法包括若干客户端和云存储系统，所述客户端分别通过网络与所述云存储系统连接。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，具体涉及一种安全高效的圆形范围数据上传、查询方法及相应存储介质与电子装置。

背景技术

随着网络技术以及通讯设备的迅速发展，越来越多的数据被存储到云存储系统。然而，数据隐私问题已成为阻碍数据外包存储的主要原因之一。将数据存储到云存储系统后，数据所有者就失去了对数据的直接控制，云存储系统中的数据将面临外部网络攻击的威胁，从而可能泄露机密信息。一种简单的方法是将敏感数据加密后再上传至云存储系统，需要查询数据时先将全部密文数据下载到本地，解密后再进行检索。显然，该过程效率极低，并且对客户端的存储能力和计算能力有较高要求，不适用于大数据应用场景。

圆形范围查询是一种常用的基于二维数据(如地理位置等)的查询类型，其查询条件是一个圆形区域，查询结果为该区域内的二维数据。目前支持圆形范围查询的安全检索方法主要基于谓词加密技术(例如Wang,B.,Li,M.,Wang,H.,Li,H.Circular rangesearch on encrypted spatial data.In CNS,pp.182-190(2015)与Wang,B.,Li,M.,Wang,H.Geometric range search on encrypted spatial data.TIFS,11(4),pp.704-719(2016))，但此方法查询效率较低。

中国发明专利申请CN201610113032.1公开了一种针对加密的空间数据的圆形范围搜索方法，根据目标圆形范围产生搜索令牌上传云服务器，其中搜索令牌包括两正方形，分别内接和外接目标圆形。云服务器根据搜索令牌进行搜索得到中间搜索结果发送至可信第三方，由可信第三方对中间搜索结果进行过滤得到最终搜索结果，重新加密后发给用户。该方法需要多方参与，查询效率仍较低。

在树形结构查询中，相似搜索树(similarity search tree，SS树，White,D.A.,Jain,R.Similarity indexing with the SS-tree.In ICDE,pp.516-523(1996))对R树进行了改进，用包围圆代替最小包围矩形表示区域的形状，提高了最邻近查询的性能。不过，尚未有将SS树应用到密文云存储系统查询的记载。

因此，设计并实现一种安全、高效的圆形范围查询方法与系统，对提高密文云存储系统的机密性和可用性至关重要。

发明内容

对于上述问题需求，本发明提供了一种安全高效的圆形范围数据上传、查询方法及相应存储介质与电子装置。本发明使用SS树为二维数据集合构造索引，并提出了一种安全高效的圆形范围数据上传、查询方法及相应存储介质与电子装置。基于该方法，云存储系统可以快速搜索SS树，在有效保护二维数据以及查询条件隐私的同时，实现对海量密文二维数据的圆形范围查询。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种客户端安全高效的圆形范围数据上传方法，适用于若干客户端与一云存储系统组成的网络，其步骤包括：

1)将数据构造为SS树索引，并将SS树各节点表示为索引圆形向量，生成初始索引；

2)将加密所述数据得到的密文数据和加密所述初始索引得到的安全索引，上传至云存储系统。