基于对称加密的保护隐私的属性匹配方法组成比例

本发明专利技术涉及一种基于对称加密的保护隐私的属性匹配方法，其利用匹配用户之间天然共享的公共属性来生成密钥，用该密钥加密连接建立请求和安全信道密钥，在只有匹配用户才能生成相同的密钥并方便地解密信息，并获得信道密钥，通过一轮通信即同步地完成了保护隐私的属性匹配和安全信道构建，能够支持精确和模糊的匹配/查找，在相似度低于该阈值的参与者无法获得任何隐私信息，实现的安全信道建立能够抵御中间人攻击，同时属性匹配机制是可验证的，能够抵御匹配结果欺骗的攻击。本发明专利技术和大部分依赖非对称加密系统和可信第三方的现有工作相比显著节省了计算和通信开销，具有计算量小，实用、灵活以及轻量的优势。

【技术实现步骤摘要】
基于对称加密的保护隐私的属性匹配方法
本专利技术涉及一种匹配方法，尤其是一种基于对称加密的保护隐私的属性匹配方法，属于隐私保护以的

技术介绍
信息系统中常常使用属性来标注和搜索系统中的数据对象或实体。基于属性的匹配被用在各种网络系统中，如内容分发系统，信息共享系统，医疗系统和社交网络系统。其基本模式为由发起方给出目标对象的属性描述，通过系统的匹配/搜索功能，为发起方返回与其描述对象属性相似度超过一定阈值的对象。在很多系统中，属性是数据拥有方的隐私，如医疗系统中的用户的病症和病史，社交网络中的个人信息等。近来，更是涌现了大量移动社交网络应用，通过属性匹配来帮助人们寻找满足一定条件的用户。在这些应用中，我们面临着一个很大的挑战是如何高效地实现基于属性的匹配任务，同时有效地保护属性的隐私不会泄漏给不匹配的用户。基于隐私属性匹配的服务允许两个用户在不公开自己属性给对方的情况下完成属性的匹配过程。目前解决该问题的方法多基于安全多方计算的思想，其相关工作分为两个主要类别。第一类提供基于PSI和PCSI的隐私属性匹配。第二类利用隐私向量的点积来度量用户属性的距离。这些方法依赖公钥加密系统和同态加密，导致了高的计算开销，并且它们往往需要一个可信的第三方。其预设过程(例如交换公钥)和每对用户之间保护隐私的匹配都需要进行多轮交互，造成较大的通信开销。此外，大多数现有协议都缺乏有效的方法来对匹配结果进行验证。最后，在这些方法中，匹配上的用户和未匹配的用户都需要付出高昂的运算代价并且均获知了与发起者匹配的结果(例如档案属性的交集)。以上这些局限性限制了安全多方计算相关的保护隐私的匹配方法在实际系统中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于对称加密的保护隐私的属性匹配方法，其不需要任何可信第三方，能够抵御中间人攻击以及匹配结果欺骗的攻击，能有效节省计算和通信开销，实用可靠。按照本专利技术提供的技术方案，一种基于对称加密的保护隐私的属性匹配方法，所述属性匹配方法包括如下步骤：步骤1、在社交网络中的每个用户vk均建立一个属性集合的档案Ak，所述档案Ak包含mk个属性，其中，表示档案Ak中第i维的属性；步骤2、发起者vi创建一个描述目标匹配用户特征的请求档案和一条秘密信息，其中，请求档案为经过排序的属性集合At，请求档案At包含mt个属性来描述发起者vi所希望搜索到的用户，秘密信息包含了给目标匹配用户的信道密钥X和确认信息ACK；步骤3、将上述发起者vi创建的请求档案At生成请求档案向量Ht，并基于请求档案向量Ht生成档案密钥Kt，且发起者使用档案密钥Kt作为对称加密算法的密钥来对秘密信息进行加密；步骤4、根据上述请求档案向量Ht生成所述请求档案向量的余数向量，且发起者vi确定目标匹配用户的必要属性、可选属性和相似度阈值，并根据相似度阈值从请求档案向量构建线索矩阵，以使得目标匹配用户能恢复得到档案密钥Kt；步骤5、发起者vi将加密后的秘密信息、余数向量和线索矩阵打包成一个请求数据包并发送至社交网络中的用户；步骤6、发起者vi发送的请求数据包被社交网络中的用户接收，用户能将接收到的请求数据包转发至社交网络中的其他用户；在社交网络中的用户接收请求数据包后，利用余数向量对自身的档案向量进行快速排查，当且仅当转发用户的档案向量中有与余数向量符合的子向量时，则将所述用户标定为待匹配用户并跳转步骤7，否则，所述用户将接收到的请求数据包转发至社交网络中的其他用户；步骤7、待匹配用户通过自身的档案和线索矩阵生成一个候选档案向量集合，并根据候选档案向量集合生成一个候选档案密钥集合；步骤8、若上述候选档案密钥集合中的任何一个候选密钥均能正确的对加密后的秘密信息进行解密，则所述待匹配用户即为目标匹配用户，查询和信道密钥X交换过程即同时完成，否则，待匹配用户将请求数据包转发至社交网络中的其他用户，并使得其他用户在接收到请求数据包后跳转至步骤6；步骤9、目标匹配用户使用解密得到的信号密钥X加密预定义的确认信息ACK和一个随机数Y，以形成加密数据包；目标匹配用户将加密数据包发回至发起者vi。所述步骤3中，利用密码哈希函数H对请求档案中的属性进行逐个哈希生成，以得到请求档案向量Ht，其中，请求档案向量其中，在得到请求档案向量Ht后利用公开哈希函数生成档案密钥Kt。步骤4中，根据请求档案向量Ht生成余数向量Rt为：取一个不大于mt的质数p，则余数向量步骤4中，将请求档案At表示为At＝{Nt,Ot}，其中，Nt由λ个必要属性组成，目标匹配用户必须包含所有的λ个必须属性，Ot为由mt-λ个可选属性组成，目标匹配用户必须至少包含其中的β个属性，则相似度阈值θ为θ＝(λ+β)/mt，则根据相似度阈值θ得到线索矩阵的步骤为：步骤4-1、生成约束矩阵，其中，约束矩阵的行数为γ＝mt-λ-β，约束矩阵的列数mt-λ，得到C{r×(r+β)}＝[I{γ×γ},R{γ÷β}]，矩阵I为γ维的单元矩阵，R为γ×β维的随机矩阵，随机矩阵R中的每个元素为非零的随机整数；步骤4-2、将约束矩阵与请求档案相连中的可选属性相乘，得到步骤4-3、线索矩阵M由约束矩阵C和矩阵B组合而成，即M＝[C,B]。步骤6中，用户接收请求数据包后进行排查的步骤为：步骤6-1、接收到请求数据包的用户的属性向量为Hk，在基于余数向量Rt用户在利用自身的属性向量Hk为每个余数计算候选属性集合满足步骤6-2、用户从每个候选属性集合中任取出一个属性值，即构成一个档案向量，从每候选属性集合中挑选不同的属性值，可组合成不同的档案向量；若候选属性相连集合为空集，则所述接收到请求数据包的用户不满足请求档案中的属性即所得到的档案向量中对应的属性值为未知；步骤6-3、若接收到请求数据包的用户至少能使用自身属性构建出一个档案向量Hc且档案向量Hc满足下述条件，则所述用户为待匹配用户：条件1、档案向量Hc中λ个必要属性都可知；条件2、档案向量Hc中未知属性个数不超过γ；条件3、由于档案向量Hc和用户自身的属性向量Hk均有序，则档案向量Hc的组成元素与属性向量Hk保持一致的排序。所述步骤7中，每个档案向量Hc可包含不超过γ个的未知属性，并且对其中的任一未知项(档案向量Hc内的第i个元素)都有i>λ，则档案向量Hc中未知属性的数量可以通过下述线性方程组解得解出档案向量Hc中未知属性的个数后，用户可以恢复出完整的候选档案向量H′C；将恢复出的候选档案向量H′C利用公开的哈希函数得到候选档案集合。本专利技术的优点：本专利技术不需要任何可信第三方和预设置，通过一轮通信即同步地完成了保护隐私的属性匹配和安全信道构建，只有目标匹配用户才能生成相同的密钥并方便地解密信息，并获得信道密钥。本专利技术能够支持精确和模糊的匹配/查找，发起者可以定义一个相似度阈值，相似度低于该阈值的参与者无法获得任何隐私信息，实现的安全信道建立能够抵御中间人攻击。同时本专利技术提出的属性匹配机制是可验证的，能够抵御匹配结果欺骗的攻击。此外，本专利技术和大部分依赖非对称加密系统和可信第三方的现有工作相比显著节省了计算和通信开销(将计算量从秒级降至毫秒级别)，具有计算量小，实用、灵活以及轻量的优势。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为本专利技术生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于对称加密的保护隐私的属性匹配方法，其特征是，所述属性匹配方法包括如下步骤：步骤1、在社交网络中的每个用户vk均建立一个属性集合的档案Ak，所述档案Ak包含mk个属性，其中，表示档案Ak中第i维的属性；步骤2、发起者vi创建一个描述目标匹配用户特征的请求档案和一条秘密信息，其中，请求档案为经过排序的属性集合At，请求档案At包含mt个属性来描述发起者vi所希望搜索到的用户，秘密信息包含了给目标匹配用户的信道密钥X和确认信息ACK；步骤3、将上述发起者vi创建的请求档案At生成请求档案向量Ht，并基于请求档案向量Ht生成档案密钥Kt，且发起者使用档案密钥Kt作为对称加密算法的密钥来对秘密信息进行加密；步骤4、根据上述请求档案向量Ht生成所述请求档案向量的余数向量，且发起者vi确定目标匹配用户的必要属性、可选属性和相似度阈值，并根据相似度阈值从请求档案向量构建线索矩阵，以使得目标匹配用户能恢复得到档案密钥Kt；步骤5、发起者vi将加密后的秘密信息、余数向量和线索矩阵打包成一个请求数据包并发送至社交网络中的用户；步骤6、发起者vi发送的请求数据包被社交网络中的用户接收，用户能将接收到的请求数据包转发至社交网络中的其他用户；在社交网络中的用户接收请求数据包后，利用余数向量对自身的档案向量进行快速排查，当且仅当转发用户的档案向量中有与余数向量符合的子向量时，则将所述用户标定为待匹配用户并跳转步骤7，否则，所述用户将接收到的请求数据包转发至社交网络中的其他用户；步骤7、待匹配用户通过自身的档案和线索矩阵生成一个候选档案向量集合，并根据候选档案向量集合生成一个候选档案密钥集合；步骤8、若上述候选档案密钥集合中的任何一个候选密钥均能正确的对加密后的秘密信息进行解密，则所述待匹配用户即为目标匹配用户，查询和信道密钥X交换过程即同时完成，否则，待匹配用户将请求数据包转发至社交网络中的其他用户，并使得其他用户在接收到请求数据包后跳转至步骤6；步骤9、目标匹配用户使用解密得到的信号密钥X加密预定义的确认信息ACK和一个随机数Y，以形成加密数据包；目标匹配用户将加密数据包发回至发起者vi。...

【技术特征摘要】
1.一种基于对称加密的保护隐私的属性匹配方法，其特征是，所述属性匹配方法包括如下步骤：步骤1、在社交网络中的每个用户vk均建立一个属性集合的档案Ak，所述档案Ak包含mk个属性，其中，表示档案Ak中第i维的属性；步骤2、发起者vi创建一个描述目标匹配用户特征的请求档案和一条秘密信息，其中，请求档案为经过排序的属性集合At，请求档案At包含mt个属性来描述发起者vi所希望搜索到的用户，秘密信息包含了给目标匹配用户的信道密钥X和确认信息ACK；步骤3、将上述发起者vi创建的请求档案At生成请求档案向量Ht，并基于请求档案向量Ht生成档案密钥Kt，且发起者使用档案密钥Kt作为对称加密算法的密钥来对秘密信息进行加密；步骤4、根据上述请求档案向量Ht生成所述请求档案向量的余数向量，且发起者vi确定目标匹配用户的必要属性、可选属性和相似度阈值，并根据相似度阈值从请求档案向量构建线索矩阵，以使得目标匹配用户能恢复得到档案密钥Kt；步骤5、发起者vi将加密后的秘密信息、余数向量和线索矩阵打包成一个请求数据包并发送至社交网络中的用户；步骤6、发起者vi发送的请求数据包被社交网络中的用户接收，用户能将接收到的请求数据包转发至社交网络中的其他用户；在社交网络中的用户接收请求数据包后，利用余数向量对自身的档案向量进行快速排查，当且仅当转发用户的档案向量中有与余数向量符合的子向量时，则将所述用户标定为待匹配用户并跳转步骤7，否则，所述用户将接收到的请求数据包转发至社交网络中的其他用户；步骤7、待匹配用户通过自身的档案和线索矩阵生成一个候选档案向量集合，并根据候选档案向量集合生成一个候选档案密钥集合；步骤8、若上述候选档案密钥集合中的任何一个候选密钥均能正确的对加密后的秘密信息进行解密，则所述待匹配用户即为目标匹配用户，查询和信道密钥X交换过程即同时完成，否则，待匹配用户将请求数据包转发至社交网络中的其他用户，并使得其他用户在接收到请求数据包后跳转至步骤6；步骤9、目标匹配用户使用解密得到的信号密钥X加密预定义的确认信息ACK和一个随机数Y，以形成加密数据包；目标匹配用户将加密数据包发回至发起者vi。2.根据权利要求1所述的基于对称加密的保护隐私的属性匹配方法，其特征是：所述步骤3中，利用密码哈希函数H对请求档案中的属性进行逐个哈希生成，以得到请求档案向量Ht，其中，请求档案向量其中，在得到请求档案向量Ht后利用公开哈希函数生成档案密钥Kt。3.根据权利要求1所述的基于对称加密的保护隐私的属性匹配方法，其特征是，步骤4中，根据请求档案向量Ht生成余数向量Rt为：取一个不大于mt的质数p，则余数向量4.根据权利要求3所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兰，李向阳，刘克彬，
申请(专利权)人：无锡儒安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32