[发明专利]基于Paillier同态加密的隐私保护平均距离查询方法

摘要

本发明提供一种基于Paillier同态加密的隐私保护平均距离查询方法，涉及信息安全技术领域。包括基于服务器端的平均距离查询处理协议和基于客户端的平均距离查询处理协议，根据平均距离查询来优化位置选择，采用两种类型的隐私保护查询处理协议，使用部分同态加密作为构建块，对服务器和客户端的敏感数据进行加密，并对加密数据进行进一步的伪装操作，以保护双方的隐私，使客户端无需与其他企业共享数据，也无需访问敏感信息，就可以回答基于位置的查询。本方法有助于在不侵犯客户隐私的情况下，在各种应用程序的实体和联合分析之间有效地共享敏感数据，大大提高了服务的质量，同时也能够降低企业的物流成本。

主权项

1.一种基于Paillier同态加密的隐私保护平均距离查询方法，其特征在于，包括基于服务器端的平均距离查询处理协议和基于客户端的平均距离查询处理协议；(1)基于服务器端的平均距离查询处理协议，包括以下步骤：S1：设置位置数据所有者为服务器S、请求查询的业务为客户端C，其中，服务器S有n_S个用户客户端C有n_C个用户集合U＝U_S∪U_C＝{U₁，U₂，...，U_n}，集合U₁＝U_S∩U_C＝{U₁，...，U_i，...，U_m}，服务器在不同的时间段为每一个用户S_j提供位置信息；S2：设置基于服务器端的平均距离查询处理协议的基本信息；S2.1：服务器端选择集合U并发送给客户端，从而在客户端中隐藏服务器用户U_S；S2.2：服务器用Paillier同态加密系统生成公钥PK_S和私钥SK_S；S2.3：将集合U和公钥PK_S发给客户端；S3：客户端将设施位置F和查询请求发送给服务器；S4：服务器计算F中设施和用户U_S之间的距离，确定每个用户U_i∈U_S到最近设施的距离d_i，构建集合D＝{d₁，d₂，...，d_n}；S5：服务器计算集合D中每个元素的加密值得到加密结果[T]_S并发送给客户端，从而在客户端中隐藏服务器用户U_S和服务器用户U_S的位置；S6：客户端利用Paillier密码系统的乘法同态性质，计算每一个设施位置F_j∈F的查询结果，得到密文[X]_S；S7：客户端选择两个随机值v₁和v₂对密文[X]_S进行伪装，得到密文[X′]_S并发送给服务器，从而在服务器上隐藏U_C和U_C的查询结果；S8：服务器对加密的伪装结果进行解密，得到解密结果X″并发送给客户端；S9：客户端对密文X″进行去伪装计算，得到所需查询结果z；(2)基于客户端的平均距离查询处理协议，包括以下步骤：C1：设置位置数据所有者为服务器S、请求查询的业务为客户端C，其中，服务器S有n_S个用户客户端C有n_C个用户集合U＝U_S∪U_C＝{U₁，U₂，...，U_n}，集合U_I＝U_S∩U_C＝{U₁，...，U_i，...，U_m}，服务器在不同的时间段为每一个用户S_j提供位置信息；C2：设置基于客户端的平均距离查询处理协议的基本信息；C2.1：服务器选择集合U并发送给客户端，从而在客户端中隐藏服务器用户U_S；C2.2：客户端用Paillier同态加密系统的性质生成公钥PK_C和私钥SK_C，客户端与服务器共享PK_C；C2.3：选择随机非零整数r_i与由客户端C生成的群的模数m_C互质，则C2.4：客户端根据用户列表U_C计算加密结果[T]_C；C2.5：客户端将[T]_C、公钥PK_C、r和客户端用户个数n_c发送给服务器；C3：服务器验证加密结果，从而在客户端隐藏用户U_C的查询结果；C4：客户端将设施位置F和查询请求发送给服务器；C5：服务器计算F中设施和用户U_S之间的距离，确定每个用户U_i∈U_S到最近设施的距离d_i，构建集合D＝{d₁，d₂，...，d_n}；C6：客户端利用Paillier密码系统的乘法同态性质，使用[T]_C中的值来计算查询结果的密文[X]_C；C7：服务器将密文[X]_C与零加密相乘，得到匿名化加密后的查询结果[X′]_C并发送给客户端，防止服务器通过客户端对用户进行位置跟踪；C8：客户端对匿名化加密后的查询结果进行解密操作，得到查询结果z。