[发明专利]外包云环境下面向多数据拥有者的安全最近邻查询方法

摘要

本发明公开一种外包云环境下面向多数据拥有者的安全最近邻查询方法，包括以下步骤：管理服务器根据外包属性密码机制生成公钥及主密钥；数据拥有者划分数据集，对边界索引、数据块密钥、数据块进行加密后分别上传至管理服务器和云服务器；用户在本地加密查询请求后发送给管理服务器，管理服务器生成密钥发送给用户并更新查询请求发送至云服务器；云服务器接收到查询请求后将数据块部分解密的密钥和重加密密文发送给用户，用户获取加密后包含真实所述查询点的数据块，并解密后计算出最近邻。本发明基于外包属性密码机制实现了安全最近邻查询，保护了数据隐私的同时隐藏了数据访问模式，并且与现有方法相比有效地降低了用户开销。

主权项

1.一种外包云环境下面向多数据拥有者的安全最近邻查询方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)管理服务器根据外包属性密码机制生成公钥PK及主密钥MSK，将公钥公开，并将主密钥由管理服务器自己保留；(2)数据拥有者对数据集进行划分后得到多个数据块，将加密处理后的边界索引上传至管理服务器，同时将加密后的数据块密钥和数据块上传至云服务器；(3)用户使用保序加密机制对二维查询点的横纵坐标进行加密处理，并发送查询至管理服务器，管理服务器使用外包属性密码机制更新用户查询请求后发送至云服务器；(4)管理服务器匹配到相应的索引集合后将外包属性密码中生成的私钥z发送给用户；(5)云服务器接收到查询请求后使用外包属性密码机制对对称密钥密文进行部分解密处理，然后将得到的结果作为重加密密钥对数据块密文进行重加密，并将对称密钥部分解密密文和数据块重加密密文发送给用户；(6)用户获取加密后包含真实查询点的数据块，并解密后计算出最近邻；其中，所述步骤(2)的具体过程为：(21)数据拥有者生成二维数据点集的voronoi图，对其进行划分后得到多个矩形数据块；(22)数据拥有者使用保序加密机制对数据块边界左下角点和右上角点的横纵坐标进行保序加密处理，并将得到的索引密文发送给管理服务器；(23)数据拥有者使用对称密码机制对数据块进行加密处理，使用属性加密机制对对称密钥进行加密处理，并将数据块密文及密钥密文发送到云服务器；所述步骤(23)的具体方法为：数据拥有者根据数据块数目，利用安全的单射哈希函数产生一条对应数目的对称密钥链，并利用对称密钥对数据块进行加密生成密文，每个数据块的加密密钥不同；数据拥有者将公钥PK、作为数据块属性集的左下角点和右上角点的横纵坐标密文及对称密钥作为输入，采用外包属性密码机制对对称密钥进行加密，以生成对称密钥密文；数据拥有者数据块密文及对应的对称密钥密文作为一个数据包，整体上传至云服务器，然后从本地删除对称密钥及其密文；所述步骤(3)的具体过程为：(31)用户使用保序加密机制对二维查询点横纵坐标进行加密处理；(32)用户将可支持的数据处理空间的大小和查询点密文发送给管理服务器；(33)管理服务器根据查询点密文和数据块索引密文匹配到相应数据块，使用线性秘密共享模式生成相应的树形访问结构(M,ρ)；(34)管理服务器将该访问结构、随机产生的私钥z和系统主密钥MSK作为输入，采用外包属性密码机制生成转换密钥TK；(35)管理服务器将匹配到的数据块标识符、随机选取的若干个干扰标识符和转换密钥TK作为更新后的查询请求，发送至云服务器；其中，所述树形访问结构(M,ρ)是矩形数据块左下角点和右上角点的横纵坐标密文由与门连接形成的树形访问结构。