一种大小空间明文聚合及差分安全的物联通信方法及系统技术方案

本发明专利技术一种大小空间明文聚合及差分安全的物联通信方法及系统，由可信权威负责管理整个系统；由控制中心负责集成、处理和分析用户的实时汇报数据，并提供综合性智能服务；由网关负责将汇报数据转发给控制中心及对数据进行聚合；由物联网感知端的感知节点负责实时采集并周期性汇报用户的大小明文空间数据，具体步骤如下：系统初始化阶段；用户数据汇报阶段；安全数据聚合阶段；聚合数据恢复阶段。本发明专利技术创新性的构造了

A method and system for large-and-small-space plaintext aggregation and differential secure interconnection of things communication

【技术实现步骤摘要】
一种大小空间明文聚合及差分安全的物联通信方法及系统
本专利技术属于物联通信
，具体涉及一种大小空间明文聚合及差分安全的物联通信方法及系统。
技术介绍
现有技术中，通过引入分布式盲因子，Shi等人对用户的汇报数据进行盲化处理，控制中心再通过去盲化操作获取全部用户的聚合数据。然而，该系统只实现了(ε,δ)差分隐私安全，每个用户通过分布式的方式以一定的概率δ添加噪音，因此所添加的噪音信息具有不确定性，差分隐私的效用性很低。G.Acs等人通过在用户间共享秘密密钥设计了数据聚合系统，然而秘密密钥分发算法的存储、通信、计算开销巨大，网络延时严重；针对可能的网络丢包及潜在的差分攻击，该系统基于假想的网络丢包率添加额外的噪音以期满足差分隐私的安全要求，由于实际的通信故障及物理故障很难精确预测，因此，系统差分隐私的平均效用性很低。基于BGN同态加密技术，相关学者提出了一些数据聚合方案，用于保护物联网通信系统中用户的个人隐私。由于基于BGN机制的数据聚合方案依赖于暴力搜索技术来解密并获取用户的聚合明文，因此必须限制每个用户的汇报数据在某个小明文空间，该约束条件极大程度限制了系统的实用性。此外，相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大小空间明文聚合及差分安全的物联通信方法，其特征在于该方法基于物联网通信系统应用场景，由可信权威负责管理整个系统；由控制中心负责集成、处理和分析用户的实时汇报数据，并提供全局综合的智能服务；由网关负责将各用户的汇报数据转发给控制中心及负责对各用户提交的数据进行聚合；由物联网感知端的带有物联网传感器的n个感知节点负责实时采集并周期性汇报用户的大明文空间数据mi和小明文空间数据xi，具体步骤如下：(1)系统初始化阶段1)可信权威根据输入的安全参数τ，随机生成安全素数p满足p＝2q+1，其中|p|＝λ，q也为大素数；随机选择群

【技术特征摘要】
1.一种大小空间明文聚合及差分安全的物联通信方法，其特征在于该方法基于物联网通信系统应用场景，由可信权威负责管理整个系统；由控制中心负责集成、处理和分析用户的实时汇报数据，并提供全局综合的智能服务；由网关负责将各用户的汇报数据转发给控制中心及负责对各用户提交的数据进行聚合；由物联网感知端的带有物联网传感器的n个感知节点负责实时采集并周期性汇报用户的大明文空间数据mi和小明文空间数据xi，具体步骤如下：(1)系统初始化阶段1)可信权威根据输入的安全参数τ，随机生成安全素数p满足p＝2q+1，其中|p|＝λ，q也为大素数；随机选择群的生成元计算h＝gpmodp2；选择密码学意义安全的哈希函数H:2)在以上系统参数设定的条件下，在群中存在以下关系：i)xp(p-1)＝1modp2；ii)令y＝1+p，yp＝1modp2；3)可信权威执行以下操作，分配所有用户U＝{U1,U2,…,Un}、网关和控制中心的秘密信息：为每个用户随机选择si∈Zp(p-1)(其中i＝1,2,…,n)，并分别将si分配给各用户Ui；选择并计算sc,sg∈Zp(p-1)，满足分别将sc、sg以及si(其中i＝1,2,…,n)，分配给控制中心、网关以及各用户Ui，作为各自的秘密信息；4)可信权威发布PK＝(p,g,h,H)，作为系统公钥；(2)用户数据汇报阶段每个用户Ui(其中i＝1,2,…,n)在数据汇报时间点tγ，执行以下操作，将2种类型的数据<mi,xi>汇报给网关：1)计算其中G1(n,λ)、G2(n,λ)、G1′(n,λ)以及G2′(n,λ)为4个服从伽马分布的独立同分布随机变量(其中x≥0，Γ(1/n)为伽马函数在点1/n的函数值；为大明文空间数据；xi∈{0,1,2,…,Δ}为小明文空间数据，其中Δ为每个用户汇报数据的最大值)；2)将汇报给网关；(3)安全数据聚合阶段当网关接收到所有的(其中i＝1,2,…,n)以后，执行下面的操作：1)计算2)将汇报给控制中心；(4)聚合数据恢复阶段当控制中心接收到加密的聚合信息以后，执行下面的操作：1)计算2)计算3)计算即基于h为底的离散对数，从而恢复出所有用户的，包含噪音信息的小明文空间聚合数据由于仍然在小明文空间{0,1,2,…,nΔ}，利用Pollard方法，可在计算复杂度内完成以上操作；4)计算因为所以因此，5)计算恢复出所有用户的，包含噪音信息的大明文空间聚合数据2.如权利要求1所述的一种大小空间明文聚合及差分安全的物联通信方法，其特征在于i)xp(p-1)＝1modp2；ii)令y＝1+p，yp＝1modp2通过以下推导得出：根据欧拉函数，φ(p2)＝p2(1-1/p)＝p(p-1)＝2pq，所以群中共有2pq个元素。对于小于p的整数根据费马小定理，xp-1＝1modp，因此，对于某个整数k，满足xp-1＝1+kp。从而当k＝1时，令y＝1+p，则gcd(y,p2)＝1，因此yp＝1modp2。3.一种大小空间明文聚合及差分安全的物联网通信系统，其特征在于包括：可信权威：负责管理整个系统，是可信度高、计算能力强的权威中心；控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍海勇，王勋，陆荣幸，吴锡委，吴子渊，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33