專(zhuān)利名稱(chēng)：一種全同態(tài)加密芯片的接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息安全密碼學(xué)領(lǐng)域，更具體地，涉及ー種全同態(tài)加密芯片的接ロ。
背景技術(shù)：
1978年，R. Rivest等人提出了“全同態(tài)加密”的概念，2009年，C· Gentry從理論上設(shè)計(jì)了基于理想格的全同態(tài)加密方案。該方案可看作是ー種特殊的公鑰密碼體制。它僅僅解決了對(duì)正整數(shù)的加解密，并完成了在密態(tài)下的加法和乘法運(yùn)算。然而，時(shí)至今日，信息安全密碼學(xué)領(lǐng)域中還沒(méi)有將全同態(tài)加密算法制造成ー個(gè)芯片并提供使用接ロ，從事云計(jì)算和云存儲(chǔ)的公司無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)對(duì)正負(fù)整數(shù)、各種類(lèi)型的實(shí)型數(shù)的加解密，并且在密態(tài)下完成各種算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系比較運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能，從而無(wú)法保證金融、銀行、證券、保險(xiǎn)、醫(yī)院等行業(yè)信息的安全性，這些信息很容易會(huì)被惡意者盜走。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供ー種全同態(tài)加密芯片的接ロ，其能夠在密態(tài)下完成各種算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系比較運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能，從而保證信息的安全性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種全同態(tài)加密芯片的接ロ，包括加密接ロ、解密接口和密文運(yùn)算接ロ，加密接ロ用于對(duì)數(shù)據(jù)擁有方的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，以生成密文，并將密文傳送到數(shù)據(jù)處理方，密文運(yùn)算接ロ用于從數(shù)據(jù)處理方接收密文，對(duì)該密文進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算后的密文傳送到數(shù)據(jù)擁有方，解密接ロ用于從數(shù)據(jù)擁有方接收運(yùn)算后的密文，對(duì)該密文進(jìn)行解密以生成明文，并將明文傳送到數(shù)據(jù)擁有方，加密接ロ包括第一整數(shù)子接ロ和第一實(shí)數(shù)子接ロ，第一整數(shù)子接ロ用于根據(jù)Rivest-Shamir-Adleman (RSA)算法的計(jì)算原理對(duì)明文整數(shù)和明文無(wú)符號(hào)整數(shù)進(jìn)行加密，并返回密文數(shù)字字符串，第一實(shí)數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA算法的計(jì)算原理對(duì)明文實(shí)數(shù)、明文浮點(diǎn)數(shù)、明文雙精度浮點(diǎn)數(shù)和明文格式實(shí)數(shù)進(jìn)行加密，并返回密文數(shù)字字符串，解密接ロ包括第二整數(shù)子接口和第二實(shí)數(shù)子接ロ，第ニ整數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA的計(jì)算原理完成對(duì)密文整數(shù)和密文無(wú)符號(hào)整數(shù)進(jìn)行解密，并返回明文整數(shù)和明文無(wú)符號(hào)整數(shù)，第二實(shí)數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA的計(jì)算原理對(duì)密文實(shí)數(shù)、密文浮點(diǎn)數(shù)、密文雙精度浮點(diǎn)數(shù)和密文格式實(shí)數(shù)進(jìn)行解密，并返回明文實(shí)數(shù)、明文浮點(diǎn)數(shù)、明文雙精度浮點(diǎn)數(shù)和明文格式實(shí)數(shù)，密文運(yùn)算接ロ包括算木運(yùn)算子接ロ、關(guān)系比較運(yùn)算子接口和邏輯運(yùn)算子接ロ，算木運(yùn)算子接ロ用于對(duì)兩個(gè)密文整數(shù)完成加、減、乘、除運(yùn)算，以及對(duì)兩個(gè)密文實(shí)數(shù)完成加、減、乘、除運(yùn)算，關(guān)系比較運(yùn)算子接ロ用于對(duì)兩個(gè)密文數(shù)據(jù)完成關(guān)系比較運(yùn)算，并返回關(guān)系比較運(yùn)算的結(jié)果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運(yùn)算子接ロ用于對(duì)兩個(gè)密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運(yùn)算，并返回邏輯運(yùn)算的結(jié)果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運(yùn)算符包括與、或，以及對(duì)一個(gè)密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運(yùn)算，并返回邏輯運(yùn)算的結(jié)果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運(yùn)算符為非。
算木運(yùn)算子接ロ包括密文整數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接口和密文實(shí)數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接ロ，密文整數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接ロ用于對(duì)兩個(gè)密文整數(shù)和兩個(gè)密文無(wú)符號(hào)整數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算，并返回計(jì)算結(jié)果的密文數(shù)字字符串，密文實(shí)數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接ロ用于對(duì)兩個(gè)密文實(shí)數(shù)、兩個(gè)密文浮點(diǎn)數(shù)、兩個(gè)密文雙精度浮點(diǎn)數(shù)、兩個(gè)密文格式實(shí)數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算，并返回計(jì)算結(jié)果的密文數(shù)字字符串。。通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果I、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)正負(fù)整數(shù)、各種類(lèi)型的實(shí)型數(shù)的加解密，并且在密態(tài)下完成各種算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系比較運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的安全性保護(hù)；2、由于全同態(tài)加密芯片接ロ提供的功能能夠在密態(tài)下直接對(duì)密文數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算處理，該技術(shù)為數(shù)據(jù)處理方提供了分析和挖掘、存儲(chǔ)海量數(shù) 據(jù)的商機(jī)；3、云計(jì)算服務(wù)提供商就能接受數(shù)據(jù)擁有方的委托，在不暴露原始數(shù)據(jù)的前提下充分分析處理數(shù)據(jù)。


圖I是本發(fā)明全同態(tài)加密芯片的接ロ的示意框圖。圖2是本發(fā)明全同態(tài)加密芯片的接ロ的工作示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖I所示，本發(fā)明全同態(tài)加密芯片的接ロ包括加密接ロ I、解密接ロ 2和密文運(yùn)算接ロ 3。加密接ロ I用于對(duì)數(shù)據(jù)擁有方的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，以生成密文，并將密文傳送到數(shù)據(jù)處理方。在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)擁有方是指金融、銀行、證券、保險(xiǎn)、醫(yī)院等行業(yè)的數(shù)據(jù)或者個(gè)體的隱私數(shù)據(jù)。這些行業(yè)有大量的歷史數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)中隱含著行業(yè)知識(shí)，例如醫(yī)院的病案數(shù)據(jù)是個(gè)人隱私數(shù)據(jù)，醫(yī)院不能把數(shù)據(jù)委托給有能力的數(shù)據(jù)處理方，如高?；蚩蒲性核蚬荆辛巳瑧B(tài)加密芯片的接ロ就可以了，醫(yī)院先把病案數(shù)據(jù)加密后就可以委托高?；蚩蒲性核蚬具M(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，擬發(fā)現(xiàn)什么季節(jié)什么類(lèi)型的人群會(huì)發(fā)生什么類(lèi)型的疾病，什么地方會(huì)引發(fā)地域性的疾病，什么樣的年齡會(huì)出現(xiàn)什么樣的疾病等有用的信息，高?；蚩蒲性核蚬驹诓唤饷軘?shù)據(jù)的情況下，使用同態(tài)加密芯片提供的接ロ功能即可完成醫(yī)院提出的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析處理需求，并以密文的形式發(fā)送分析處理計(jì)算的結(jié)果給醫(yī)院，醫(yī)院對(duì)其結(jié)果進(jìn)行解密即可獲得需求時(shí)提出的各項(xiàng)要求的數(shù)據(jù)處理指標(biāo)。數(shù)據(jù)處理方是指云計(jì)算和云存儲(chǔ)服務(wù)公司、數(shù)據(jù)處理服務(wù)公司、高?；蚩蒲性核?，他們有各自的數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)能力。密文運(yùn)算接ロ 3用于從數(shù)據(jù)處理方接收密文，對(duì)該密文進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算后的密文傳送到數(shù)據(jù)擁有方。解密接ロ 2用于從數(shù)據(jù)擁有方接收運(yùn)算后的密文，對(duì)該密文進(jìn)行解密以生成明文，并將明文傳送到數(shù)據(jù)擁有方。
加密接ロ I包括第一整數(shù)子接ロ 11和第一實(shí)數(shù)子接ロ 12。第一整數(shù)子接ロ 11用于根據(jù)Rivest-Shamir-Adleman (RSA)算法的計(jì)算原理對(duì)明文整數(shù)和明文無(wú)符號(hào)整數(shù)進(jìn)行加密，并返回密文數(shù)字字符串。第一實(shí)數(shù)子接ロ 12用于根據(jù)基于RSA算法的計(jì)算原理對(duì)明文實(shí)數(shù)、明文浮點(diǎn)數(shù)、明文雙精度浮點(diǎn)數(shù)和明文格式實(shí)數(shù)進(jìn)行加密，并返回密文數(shù)字字符串。解密接ロ 2包括第二整數(shù)子接ロ 21和第二實(shí)數(shù)子接ロ 22。第二整數(shù)子接ロ 21用于根據(jù)基于RSA的計(jì)算原理完成對(duì)密文整數(shù)和密文無(wú)符號(hào)整數(shù)進(jìn)行解密，并返回明文整數(shù)和明文無(wú)符號(hào)整數(shù)。第二實(shí)數(shù)子接ロ 22用于根據(jù)基于RSA的計(jì)算原理對(duì)密文實(shí)數(shù)、密文浮點(diǎn)數(shù)、密文雙精度浮點(diǎn)數(shù)和密文格式實(shí)數(shù)進(jìn)行解密，并返回明文實(shí)數(shù)、明文浮點(diǎn)數(shù)、明文雙精度浮點(diǎn)數(shù)和明文格式實(shí)數(shù)。
密文運(yùn)算接ロ 3包括算木運(yùn)算子接ロ 31、關(guān)系比較運(yùn)算子接ロ 32和邏輯運(yùn)算子接Π 33。算木運(yùn)算子接ロ 31用于對(duì)兩個(gè)密文整數(shù)完成加、減、乘、除運(yùn)算，以及對(duì)兩個(gè)密文實(shí)數(shù)完成加、減、乘、除運(yùn)算。算木運(yùn)算子接ロ 31包括密文整數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接ロ 311和密文實(shí)數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接Π 312。密文整數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接ロ 311用于對(duì)兩個(gè)密文整數(shù)和兩個(gè)密文無(wú)符號(hào)整數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算，并返回計(jì)算結(jié)果的密文數(shù)字字符串。密文實(shí)數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接ロ 312用于對(duì)兩個(gè)密文實(shí)數(shù)、兩個(gè)密文浮點(diǎn)數(shù)、兩個(gè)密文雙精度浮點(diǎn)數(shù)、兩個(gè)密文格式實(shí)數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算，并返回計(jì)算結(jié)果的密文數(shù)字字符
串O關(guān)系比較運(yùn)算子接ロ 32用于對(duì)兩個(gè)密文數(shù)據(jù)完成關(guān)系比較運(yùn)算，并返回關(guān)系比較運(yùn)算的結(jié)果值的密文數(shù)字字符串。關(guān)系比較運(yùn)算包括大于、小于、等于、大于等于、小于等于、以及不等干。邏輯運(yùn)算子接ロ 33用于對(duì)兩個(gè)密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運(yùn)算，并返回邏輯運(yùn)算的結(jié)果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運(yùn)算符包括與(AND)、或(0R)，以及對(duì)ー個(gè)密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運(yùn)算，并返回邏輯運(yùn)算的結(jié)果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運(yùn)算符為非(NOT)。如圖2所示，本發(fā)明全同態(tài)加密芯片的接ロ的工作原理為數(shù)據(jù)的擁有方采用全同態(tài)加密芯片提供的接ロ對(duì)自己需要保護(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，然后以密文的形式傳送給數(shù)據(jù)的處理方，數(shù)據(jù)處理方根據(jù)數(shù)據(jù)擁有方的需求完成數(shù)據(jù)處理，然而這個(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程是采用全同態(tài)加密芯片的接ロ調(diào)用在密態(tài)下完成密文計(jì)算，最后數(shù)據(jù)處理方將計(jì)算的密文結(jié)果返回給數(shù)據(jù)擁有方，數(shù)據(jù)擁有方解密密文結(jié)果即可得到數(shù)據(jù)處理方的計(jì)算結(jié)果。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種全同態(tài)加密芯片的接ロ，包括加密接ロ、解密接口和密文運(yùn)算接ロ，其特征在于， 加密接ロ用于對(duì)數(shù)據(jù)擁有方的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，以生成密文，并將密文傳送到數(shù)據(jù)處理方； 密文運(yùn)算接ロ用于從數(shù)據(jù)處理方接收密文，對(duì)該密文進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算后的密文傳送到數(shù)據(jù)擁有方； 解密接ロ用于從數(shù)據(jù)擁有方接收運(yùn)算后的密文，對(duì)該密文進(jìn)行解密以生成明文，并將明文傳送到數(shù)據(jù)擁有方； 加密接ロ包括第一整數(shù)子接口和第一實(shí)數(shù)子接ロ； 第一整數(shù)子接ロ用于根據(jù)Rivest-Shamir-Adleman (RSA)算法的計(jì)算原理對(duì)明文整數(shù)和明文無(wú)符號(hào)整數(shù)進(jìn)行加密，并返回密文數(shù)字字符串； 第一實(shí)數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA算法的計(jì)算原理對(duì)明文實(shí)數(shù)、明文浮點(diǎn)數(shù)、明文雙精度浮點(diǎn)數(shù)和明文格式實(shí)數(shù)進(jìn)行加密，并返回密文數(shù)字字符串； 解密接ロ包括第二整數(shù)子接口和第二實(shí)數(shù)子接ロ； 第二整數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA的計(jì)算原理完成對(duì)密文整數(shù)和密文無(wú)符號(hào)整數(shù)進(jìn)行解密，并返回明文整數(shù)和明文無(wú)符號(hào)整數(shù)； 第二實(shí)數(shù)子接ロ用于根據(jù)基于RSA的計(jì)算原理對(duì)密文實(shí)數(shù)、密文浮點(diǎn)數(shù)、密文雙精度浮點(diǎn)數(shù)和密文格式實(shí)數(shù)進(jìn)行解密，并返回明文實(shí)數(shù)、明文浮點(diǎn)數(shù)、明文雙精度浮點(diǎn)數(shù)和明文格式實(shí)數(shù)； 密文運(yùn)算接ロ包括算木運(yùn)算子接ロ、關(guān)系比較運(yùn)算子接ロ和邏輯運(yùn)算子接ロ ； 算木運(yùn)算子接ロ用于對(duì)兩個(gè)密文整數(shù)完成加、減、乘、除運(yùn)算，以及對(duì)兩個(gè)密文實(shí)數(shù)完成加、減、乘、除運(yùn)算； 關(guān)系比較運(yùn)算子接ロ用于對(duì)兩個(gè)密文數(shù)據(jù)完成關(guān)系比較運(yùn)算，并返回關(guān)系比較運(yùn)算的結(jié)果值的密文數(shù)字字符串； 邏輯運(yùn)算子接ロ用于對(duì)兩個(gè)密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運(yùn)算，并返回邏輯運(yùn)算的結(jié)果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運(yùn)算符包括與、或，以及對(duì)ー個(gè)密文數(shù)據(jù)的邏輯值完成邏輯運(yùn)算，并返回邏輯運(yùn)算的結(jié)果值的密文數(shù)字字符串，邏輯運(yùn)算符為非。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接ロ，其特征在干， 算木運(yùn)算子接ロ包括密文整數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接ロ和密文實(shí)數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接ロ ； 密文整數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接ロ用于對(duì)兩個(gè)密文整數(shù)和兩個(gè)密文無(wú)符號(hào)整數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算，并返回計(jì)算結(jié)果的密文數(shù)字字符串； 密文實(shí)數(shù)算數(shù)運(yùn)算子接ロ用于對(duì)兩個(gè)密文實(shí)數(shù)、兩個(gè)密文浮點(diǎn)數(shù)、兩個(gè)密文雙精度浮點(diǎn)數(shù)、兩個(gè)密文格式實(shí)數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算，并返回計(jì)算結(jié)果的密文數(shù)字字符串。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種全同態(tài)加密芯片的接口，包括加密接口、解密接口和密文運(yùn)算接口，加密接口用于對(duì)數(shù)據(jù)擁有方的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，以生成密文，并將密文傳送到數(shù)據(jù)處理方，密文運(yùn)算接口用于從數(shù)據(jù)處理方接收密文，對(duì)該密文進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算后的密文傳送到數(shù)據(jù)擁有方，解密接口用于從數(shù)據(jù)擁有方接收運(yùn)算后的密文，對(duì)該密文進(jìn)行解密以生成明文，并將明文傳送到數(shù)據(jù)擁有方，加密接口包括第一整數(shù)子接口和第一實(shí)數(shù)子接口，第一整數(shù)子接口用于對(duì)明文整數(shù)和明文無(wú)符號(hào)整數(shù)進(jìn)行加密，第一實(shí)數(shù)子接口用于對(duì)明文實(shí)數(shù)、明文浮點(diǎn)數(shù)、明文雙精度浮點(diǎn)數(shù)和明文格式實(shí)數(shù)進(jìn)行加密。本發(fā)明能夠在密態(tài)下完成算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系比較運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并保證信息的安全性。
文檔編號(hào)H04L9/00GK102694644SQ20121015185
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者胡和平 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)