[发明专利]一种具有隐私保护的无中心机构的内积函数加密方法及系统

说明书

本发明公开了一种具有隐私保护的无中心机构的内积函数加密方法及系统，该方法包括：初始化阶段生成系统公共参数和密钥分发机构的公私钥对；隐私保护的密钥生成阶段由各密钥分发机构与数据需求端U执行多方安全计算，生成对应各机构的密钥，发送至数据需求端；在加密阶段数据拥有端选择部分机构的公钥对原始数据进行加密产生密文发送至数据需求端；解密阶段由数据需求端调取所选机构的密钥和密文解密产生原始数据和中间向量的内积，共数据需求端使用。本发明采用无中心机构的内积函数加密方案，多个机构不需要交互地初始化系统，用户从多个机构处获得密钥与其全域识别符绑定，有效抵抗合谋攻击，同时保护用户隐私。

技术领域

本发明属于计算机安全领域，具体涉及一种具有隐私保护的无中心机构的内积函数加密方法及系统。

背景技术

传统的公钥加密方案可以保护数据的机密性，但是只支持简单的访问控制结构，即合法用户或者得到全部明文或者用户得不到明文的任何信息。然而，在实践应用中，合法用户可能只需要访问被加密数据的部分信息，而不是全部内信息，如平均值、期望、方差等。因此，如何实现对被加密数据的部分访问或者选择性安全计算是非常重要且具有实际意义的问题。

内积计算是非常基础且重要的计算，可以被用于计算多个数值的平均值、向量间的距离等等。在内积函数加密方案，明文消息被表示为向量的形式。每个用户需要从一个可信中心机构处获得关于某一向量的密钥。一个用户可以利用其密钥和密文计算关于其密钥中向量与密文中向量的内积，而得不到除此之外关于明文的任何信息。因此，内积函数加密支持对被加密数据进行计算，而不会泄漏明文消息。

在现有的内积函数加密方案中，一个可信中心机构被用于向用户分发密钥。因此，用户必须完全信任该中心机构。然而，在实际应用中，我们很难找到一个完全可信的中心机构。

发明内容

本发明的目的是针对现有的内积函数加密方案中，无法找到一个完全可信的中心机构的问题，提出一种具有隐私保护的无中心机构的内积函数加密方法及系统。采用无中心机构的内积函数加密方案，多个机构不需要交互地初始化系统；另外，为了抵抗合谋攻击，用户从多个机构处获得的密钥与其全域识别符绑定。其次，为了保护用户隐私，用户通过与各个机构执行安全多方计算获得密钥，而多个机构联合也不能获得关于用户全域识别符的任何信息。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种具有隐私保护的无中心机构的内积函数加密方法，该方法包括以下步骤：

S1、初始化阶段：服务器端根据系统安全级别设置安全参数1^l，生成系统公共参数params；

S2、机构初始化阶段：N个密钥分发机构，分别根据公共参数params产生对应的公私钥对(SK,PK)；

S3、隐私保护的密钥生成阶段：服务器端产生中间向量该中间向量用于为数据拥有端的原始数据产生数学运算的结果；各密钥分发机构与数据需求端U执行多方安全计算，根据私钥SK、数据需求端U的全域识别符GID_U为中间向量生成对应各机构的密钥K_U，发送至数据需求端U；

S4、加密阶段：数据拥有端选择部分机构I的公钥对原始数据进行加密，根据公共参数params、所选机构的公钥PK_i,i∈I和原始数据采用函数加密方法中的加密算法产生密文CT，其中：i表示所选机构的编号；将密文CT和所选机构的编号发送至数据需求端U；

S5、解密阶段：当数据需求端U需要获取数据时，根据公共参数params、各所选机构的密钥和密文CT采用函数加密方法中的解密算法产生原始数据和中间向量的内积即原始数据的对应数学运算结果。

进一步地，所述步骤S3中，所述数学运算包括：均值运算、加权平均值、求和。

进一步地，所述步骤S3中，所述中间向量为一个或多个，与原始数据需要产生的数学运算种类相匹配。