基于云的二值向量距離計(jì)算方法、裝置及服務(wù)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隱私保護(hù)和云計(jì)算領(lǐng)域，具體涉及一種基于云的二值向量距離計(jì)算方 法、裝置及服務(wù)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)設(shè)備用戶數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，基于移動(dòng)設(shè)備的涉及二值向量的距離計(jì)算的 應(yīng)用越來(lái)越多的采用云計(jì)算的框架，借助強(qiáng)大的計(jì)算中心為用戶提供豐富的應(yīng)用。
[0003] 將計(jì)算托管給云端雖然為移動(dòng)用戶帶來(lái)了很大的便利，但是不可信的云端也對(duì)數(shù) 據(jù)中的個(gè)人隱私（如好友關(guān)系，位置信息，活動(dòng)信息等）造成了極大的威脅。比如，一些基 于傅里葉變換的二值向量的距離計(jì)算方法，在近似的保持?jǐn)?shù)據(jù)間歐式距離的前提下隱藏?cái)?shù) 據(jù)的敏感信息。該方法對(duì)在數(shù)據(jù)集上進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘很奏效，但使用該方法使向量之間的距 離信息是公開(kāi)的，即搜索結(jié)果是公開(kāi)的，因此會(huì)泄露用戶隱私。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的基于云的二值向量距離計(jì)算不能保護(hù)用戶 隱私的問(wèn)題。
[0005] 為此目的，本發(fā)明提出一種基于云的二值向量距離計(jì)算方法，包括：
[0006] 獲取預(yù)先確定的要與當(dāng)前用戶的二值向量^進(jìn)行距離計(jì)算的二值向量i所屬用戶 所對(duì)應(yīng)的Paillier加密的公鑰PK，Paillier加密的私鑰SK，隨機(jī)種子s，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)加密密 鑰K°和K S利用所述Paillier加密的公鑰PK對(duì)0進(jìn)行加密的加密結(jié)果HE. E (0)，以及利用 所述Paillier加密的公鑰PK對(duì)1進(jìn)行加密的加密結(jié)果HE. E(I);
[0007] 從云服務(wù)器獲取所述二值向量?的每一比特位的擾碼電路的所有可能的輸入；所 述二值向量S的每一比特位的擾碼電路的所有可能的輸入根據(jù)所述二值向量S的該比特位 的可能的值，所述二值向量?的該比特位的位數(shù)，所述二值向量?所屬用戶所對(duì)應(yīng)的隨機(jī)種 子S，以及兩個(gè)對(duì)稱(chēng)加密密鑰Κ°和K \并利用哈希算法生成，所述二值向量^的每一比特位 的擾碼電路的每一種可能的輸出是以所述二值向量?的該比特位的該種可能的輸出所對(duì) 應(yīng)的輸入為密鑰，對(duì)所述加密結(jié)果HE. E(O)或者所述加密結(jié)果HE. E(I)進(jìn)行Paillier加 密，并對(duì)加密結(jié)果進(jìn)行高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)加密方法加密生成的；
[0008] 利用所述二值向量?的每一比特位的擾碼電路的所有可能的輸入對(duì)所述二值向 量P的對(duì)應(yīng)比特位進(jìn)行編碼確定出所述二值向量?的該比特位的擾碼電路的輸入，并將確 定出的所述二值向量i的每一比特位的擾碼電路的輸入發(fā)送給所述云服務(wù)器；所述二值向 量i與所述二值向量i相對(duì)應(yīng)的比特位具有相同的比特位的位數(shù)；
[0009] 接收所述云服務(wù)器發(fā)送的利用所述Paillier加密的公鑰PK對(duì)所述二值向量f和 所述二值向量?之間的距離進(jìn)行加密的加密結(jié)果；
[0010] 利用所述Paillier加密的私鑰SK對(duì)所述云服務(wù)器發(fā)送的加密結(jié)果進(jìn)行解密，確 定出所述二值向量7和所述二值向量5之間的距離。
[0011] 另一方面，本發(fā)明提出一種基于云的二值向量距離計(jì)算方法，包括：
[0012] 接收用戶發(fā)送的二值向量的每一比特位的擾碼電路的輸入；
[0013] 根據(jù)所述用戶發(fā)送的二值向量的每一比特位的擾碼電路的輸入查詢預(yù)先存儲(chǔ)的 該比特位的擾碼電路的所有可能的輸入和所有可能的輸出，確定出該比特位的擾碼電路的 輸出，對(duì)所述用戶發(fā)送的二值向量的每一比特位的擾碼電路的輸出進(jìn)行解密，并求和；
[0014] 將所述求和的結(jié)果發(fā)送給用戶。
[0015] 另一方面，本發(fā)明提出一種基于云的二值向量距離計(jì)算裝置，包括：
[0016] 第一獲取單元，用于獲取預(yù)先確定的要與當(dāng)前用戶的二值向量^進(jìn)行距離計(jì)算的 二值向量?所屬用戶所對(duì)應(yīng)的Pai 11 i er加密的公鑰PK，Pai 11 i er加密的私鑰SK，隨機(jī)種子 s，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)加密密鑰K°和K \利用所述Paillier加密的公鑰PK對(duì)0進(jìn)行加密的加密結(jié)果 HE. E(O)，以及利用所述Paillier加密的公鑰PK對(duì)1進(jìn)行加密的加密結(jié)果HE. E(I);
[0017] 第二獲取單元，用于從云服務(wù)器獲取所述二值向量?的每一比特位的擾碼電路的 所有可能的輸入；所述二值向量i的每一比特位的擾碼電路的所有可能的輸入根據(jù)所述二 值向量?的該比特位的可能的值，所述二值向量i的該比特位的位數(shù)，所述二值向量i所屬 用戶所對(duì)應(yīng)的隨機(jī)種子s，以及兩個(gè)對(duì)稱(chēng)加密密鑰K°和K \并利用哈希算法生成，所述二值 向量i的每一比特位的擾碼電路的每一種可能的輸出是以所述二值向量i的該比特位的該 種可能的輸出所對(duì)應(yīng)的輸入為密鑰，對(duì)所述加密結(jié)果HE. E(O)或者所述加密結(jié)果HE. E(I) 進(jìn)行Paillier加密，并對(duì)加密結(jié)果進(jìn)行高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)加密方法加密生成的；
[0018] 編碼單元，用于利用所述二值向量i的每一比特位的擾碼電路的所有可能的輸入 對(duì)所述二值向量J的對(duì)應(yīng)比特位進(jìn)行編碼確定出所述二值向量i的該比特位的擾碼電路 的輸入，并將確定出的所述二值向量?的每一比特位的擾碼電路的輸入發(fā)送給所述云服務(wù) 器；所述二值向量i與所述二值向量?相對(duì)應(yīng)的比特位具有相同的比特位的位數(shù)；
[0019] 第一接收單元，用于接收所述云服務(wù)器發(fā)送的利用所述Paillier加密的公鑰PK 對(duì)所述二值向量?和所述二值向量之間的距離進(jìn)行加密的加密結(jié)果；
[0020] 解密單元，用于利用所述Paillier加密的私鑰SK對(duì)所述云服務(wù)器發(fā)送的加密結(jié) 果進(jìn)行解密，確定出所述二值向量？和所述二值向量?之間的距離。
[0021] 另一方面，本發(fā)明提出一種服務(wù)器，包括：
[0022] 第二接收單元，用于接收用戶發(fā)送的二值向量的每一比特位的擾碼電路的輸入；
[0023] 查詢單元，用于根據(jù)所述用戶發(fā)送的二值向量的每一比特位的擾碼電路的輸入查 詢預(yù)先存儲(chǔ)的該比特位的擾碼電路的所有可能的輸入和所有可能的輸出，確定出該比特位 的擾碼電路的輸出，對(duì)所述用戶發(fā)送的二值向量的每一比特位的擾碼電路的輸出進(jìn)行解 密，并求和；
[0024] 第二發(fā)送單元，用于將所述求和的結(jié)果發(fā)送給用戶。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例基于云的二值向量距離計(jì)算方法、裝置及服務(wù)器，其優(yōu)點(diǎn)在于：為移 動(dòng)設(shè)備的使用者提供了保護(hù)數(shù)據(jù)隱私的數(shù)據(jù)托管和搜索服務(wù)。任何的云服務(wù)都可以將利用 本發(fā)明在原有的搜索功能上將隱私保護(hù)服務(wù)作為可選服務(wù)項(xiàng)目提供給感興趣的用戶。通過(guò) 該發(fā)明，用戶可以將向量數(shù)據(jù)加密放至云端，在不暴露自身向量的數(shù)值的情況下，計(jì)算查詢 向量與云端所有向量的距離。消耗最大的距離計(jì)算和向量存儲(chǔ)任務(wù)都托管給云端，極大減 輕了客戶端的開(kāi)銷(xiāo)，但并不會(huì)暴露任何隱私向量或者查詢向量（包括計(jì)算結(jié)果）給云或其 他未授權(quán)方。因此該發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各類(lèi)云計(jì)算服務(wù)，在不破壞計(jì)算功能的情況下保 障用戶隱私的安全。此外采用二值向量進(jìn)行相似度計(jì)算，其計(jì)算效率得到了進(jìn)一步提高，使 其更適合面向資源受限設(shè)備的計(jì)算系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明一種基于云的二值向量距離計(jì)算方法一實(shí)施例的流程示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明一種基于云的二值向量距離計(jì)算方法一實(shí)施例的流程示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明一種基于云的二值向量距離計(jì)算裝置一實(shí)施例的方框結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明一種服務(wù)器一實(shí)施例的方框結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有 做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031] 如圖1所示，本實(shí)施例公開(kāi)一種基于云的二值向量距離計(jì)算方法，包括：
[0032] S1、獲取預(yù)先確定的要與當(dāng)前用戶的二值向量^進(jìn)行距離計(jì)算的二值向量^所屬 用戶所對(duì)應(yīng)的Paillier加密的公鑰PK，Paillier加密的私鑰SK，隨機(jī)種子s，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)加 密密鑰1(°和K S利用所述Paillier加密的公鑰PK對(duì)0進(jìn)行加密的加密結(jié)果HE. E (0)，以及 利用所述Paill