[发明专利]一种隐私保护的图数据交集计算方法

摘要

本发明属于图数据交集计算领域，提出了一种隐私保护的图数据交集计算方法。在两方实体之间完成图数据交集计算，并且在计算过程中保护双方图数据的隐私；协议中使用了Paillier加密系统，来实现密文上的同态加法和同态乘法；协议拥有计算高效和泄漏信息少等特点。本发明可以安全的将其密态图结构外包到一个不被信任的云服务器中，同时又不失去对其进行查询的能力。可以充分的使用云服务器提供的存储服务，同时放心地将查询操作交给服务器来执行，可以保证服务器在交互的过程中尽量无法得到有效信息。

主权项

1.一种隐私保护的图数据交集计算方法，其特征在于，步骤如下：步骤1，定义隐私保护的图数据交集计算协议包括两方实体：Alice和Bob；Alice是协议的请求发起者，其持有私有图数据GA；Bob是协议的请求应答者，其持有私有图数据GB；Alice生成Paillier加密系统的公钥pk和私钥sk，并将公钥pk发送给Bob；步骤2，Alice根据其图中点的集合VA生成多项式P(x)，P(x)的所有根为VA中的所有元素；之后Alice使用Paillier加密系统从低次项到高次项加密P(x)的所有系数，并将所有密文发送给Bob；步骤3，3.1)Bob根据Paillier加密系统的同态性，将自己图中所有的点bi作为P(x)的输入；其中：bi∈VB，i＝1，2，3·······；3.2)通过收到的密文计算P(x)的解，得到ei＝P(bi)；之后对所有的ei，计算ri： r i = ( γ ⊗ e i ) ⊕ E n c ( b i ) ]]>其中：γ是随机数，是Paillier同态乘法；⊕是Paillier同态加法；3.3)最后将所有的ri发送给Alice；步骤4，4.1)Alice解密所有收到的ri，并和自己的图中的点VA进行对比；若Dec(ri)在VA中存在相同的元素，即Dec(ri)＝aj，则aj是两个图中共有的点；4.2)在对比完所有的Dec(ri)后，Alice得到了两个图中点的交集VIVI＝VA∩VB4.3)最后Alice将VI发送给Bob；步骤5，5.1)Alice通过使用VI和EA计算新的邻接矩阵E′A；E′A是EA的一部分，EA包含GA中所有点之间的邻接关系，而E′A只包含VI中的点之间的邻接关系；设VI中点的个数为t，则E′A是一个t×t的方阵；5.2)Alice使用Paillier加密系统加密E′A中的所有元素，并将密文发送给Bob；步骤6，6.1)Bob通过使用VI和EB计算新的邻接矩阵E′B，计算方法与步骤5中Alice的方法相同；6.2)之后将E′B中的所有元素与收到的密文矩阵中对应位置的元素进行Paillier同态乘法，得到一个新的密文矩阵E′I；6.3)最后将E′I发送给Alice；步骤7，Alice使用Paillier的密钥解密E′I，并得到两个图边的交集EI；此时Alice同时得到了VI和EI，即两图的交集GI；所述方法中：Enc()是Paillier加密算法；Dec()是Paillier解密算法；VA是Alice图中点的集合；VB是Bob图中点的集合；EA是Alice图中边的集合；m是Alice图中点的数量；EB是Bob图中边的集合；n是Bob图中点的数量。