一种具有隐私保护的目标模式匹配系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种具有隐私保护的目标模式匹配系统及方法，使用布隆过滤器结合秘密共享的方式，采用分布式的系统结构，具体包括读者Reader、边缘设备ED、云服务器CS和图书订阅平台BSP：方法包括七部分：系统初始化、Reader处理数据、ED聚合数据、CS恢复过滤结果、BSP处理数据、CS匹配数据和BSP获得匹配结果。本发明专利技术在保证不泄露用户隐私信息的前提下，实现对图书订阅平台BSP目标模式的匹配，得到图书订阅平台BSP所查询书目是否畅销，提高了工作效率，而且文章使用布隆过滤器结合秘密共享和数据聚合方式，使得方案更加轻量。使得方案更加轻量。使得方案更加轻量。

【技术实现步骤摘要】
一种具有隐私保护的目标模式匹配系统及方法


[0001]本专利技术属于信息安全
，涉及一种目标模式匹配系统及方法，具体涉及一种使用布隆过滤器、秘密共享和数据聚合技术的以隐私保护的方式实现目标模式匹配系统及方法；能够很好的以隐私保护的方式匹配目标信息，同时提供一定的统计分析结果。

技术介绍

[0002]随着大数据及物联网的发展，我们将长期处于一个信息多元的时期，从这样大量的数据信息中，如何获取有效信息变得尤为重要。同时，进行有效数据筛选的过程中，用户数据与数据消费者的请求数据均需要被保护。目前有很多方案能够实现对用户数据的保护，却很少关注数据消费者的请求数据安全问题。
[0003]数据消费者获取所需数据的过程中，需要保证用户数据安全，同时不能泄露用户身份信息。例如，在金融领域中，商家需要推出新的产品，则需要获取必要的用户特征，但是不能知道用户的具体身份。在图书领域中，商品提供平台需要知道某类书籍是否畅销，从而增加该类书籍的购买量，这个过程需要保证读者不知道商品提供平台请求哪类书籍，而商品提供平台的查询信息也不能被其他实体获取。整个过程中需要保证商家请求数据安全，而且需要从海量用户环境中得到用户对应数据的匹配结果。对于网店营销商来说，要增加新的出售商品时，需要知道该商品的受众以及潜在消费者，同时不让竞争者知道自己的新增商品信息。这种情况下，以隐私保护的方式实现对目标数据匹配显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利的主要目的是为实现在不泄露数据消费者请求者数据的前提下，以匹配的方式完成用户数据统计，而提供了一种具有隐私保护的目标模式匹配系统及方法。
[0005]本专利技术的系统所采用的技术方案是：一种具有隐私保护的目标模式匹配系统，其特征在于：包括n个用户User，一个授权中心AC，一个云服务器CS，m个边缘设备ED和l个商品提供平台BSP；
[0006]所述授权中心AC，用于生成系统参数，即为用户User和商品提供平台BSP生成处理信息所需的布隆过滤器，根据商品的种类不同生成不同的布隆过滤器，其中布隆过滤器的大小为m，哈希函数的个数为k，并为用户User使用秘密共享分配信息生成参数p，其中p是大素数，满足p≥m+1；
[0007]所述用户User，用于将所选商品信息使用布隆过滤器进行置位，然后将置位结果以秘密共享的方式处理后发送给边缘设备ED；
[0008]所述边缘设备ED，用于对收集到的用户User不同类别的信息进行聚合操作，然后将聚合结果发送给云服务CS；
[0009]所述云服务器CS，用于借助云的存储和计算能力来存储边缘设备ED上传的聚合数据，将聚合数据恢复得到m个用户对不同类商品使用布隆过滤器处理后的结果，得到每个布隆过滤器的不同位置的置位结果，并根据商品提供平台BSP上传的数据与用户User的数据
进行匹配，并根据阈值的方式分析统计结果，将匹配结果发送给商品提供平台BSP；
[0010]所述商品提供平台BSP，用于将需要查询的商品信息使用与用户User相同的布隆过滤器进行处理，将处理结果上传给云服务器CS，由它帮助匹配商品信息，查看所需商品是否为畅销商品；整个过程需要保证用户隐私安全，同时云服务CS只能帮助匹配和分析统计结果，并不知道用户User与商品提供平台BSP的具体商品信息；当商品提供平台BSP收到结果后再来判断具体某商品是否为畅销商品，并将该商品添加到畅销商品库中。
[0011]本专利技术的方法所采用的技术方案是：一种具有隐私保护的目标模式匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0012]步骤1：系统初始化；
[0013]步骤2：用户User处理并上传数据；
[0014]步骤2的具体实现包括以下子步骤：
[0015]步骤2.1：用户User根据授权中心AC返回的布隆过滤器处理自己已经选择过的商品，其中不同种类的商品使用不同的布隆过滤器进行处理，布隆过滤器的长度为m，哈希函数的个数为k；
[0016]步骤2.2：用户User根据授权中心AC返回的秘密共享参数p，生成多项式f
i
(x
j
)＝a
i,0
+a
i,1
x+a
i,2
x2+...+a
i,m
x
m mod p，其中i＝1,...,n，j＝1,...,m，将同一个布隆过滤器处理结果分成m+1个片段，a
i,0
∈Z
p
是用户User选择的随机数，{a
i,1
,...,a
i,m
}是用户User使用一个布隆过滤器处理的01结果，x
j
表示边缘设备ED的身份；Z
p
表示小于等于p的素数；
[0017]步骤2.3：用户User将m个片段(x
j
,y
ij
)发送给m个边缘设备ED，将(x
m+1
,y
i,m+1
)和a
i,0
发送给云服务CS，其中y
ij
＝f
i
(x
j
)，x
m+1
表示云服务CS的身份；
[0018]步骤3：边缘设备ED聚合并上传请求数据；
[0019]步骤4：云服务CS恢复数据；
[0020]步骤5：商品提供平台BSP处理数据；
[0021]步骤6：云服务CS匹配数据；
[0022]步骤7：商品提供平台BSP获得匹配结果。
[0023]作为优选，步骤1的具体实现包括以下子步骤：
[0024]步骤1.1：用户User向授权中心AC发送注册请求，完成系统注册；
[0025]步骤1.2：授权中心AC向用户User返回参数；
[0026]步骤1.3：商品提供平台BSP向授权中心AC发送注册请求，完成系统注册；
[0027]步骤1.4：授权中心AC向商品提供平台BSP返回参数。
[0028]作为优选，步骤3的具体实现包括以下子步骤：
[0029]步骤3.1：边缘设备ED接收n个用户User上传的数据，将得到不同用户的同一类商品信息进行聚合；
[0030]步骤3.2：边缘设备ED将聚合结果上传给云服务CS。
[0031]作为优选，步骤3.1中，边缘设备ED接收n个用户User上传的数据，将得到的不同用户的同一类商品信息进行聚合，即把n个用户使用BF1产生的结果聚合在一起，得到片段(x
j
,y
j
)，其中BF1表示布隆过滤器1。
[0032]作为优选，步骤4的具体实现包括以下子步骤：
[0033]步骤4.1：云服务CS根据秘密共享重构多项式的方式恢复数据；
[0034]步骤4.2：云服务CS获得每个布隆过滤器中的每一位置位统计结果。
[0035]作为优选，云服务CS根据获取到的共享片段(x
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有隐私保护的目标模式匹配系统，其特征在于：包括n个用户User，一个授权中心AC，一个云服务器CS，m个边缘设备ED和l个商品提供平台BSP；所述授权中心AC，用于生成系统参数，即为用户User和商品提供平台BSP生成处理信息所需的布隆过滤器，根据商品的种类不同生成不同的布隆过滤器，其中布隆过滤器的大小为m，哈希函数的个数为k，并为用户User使用秘密共享分配信息生成参数p，其中p是大素数，满足p≥m+1；所述用户User，用于将所选商品信息使用布隆过滤器进行置位，然后将置位结果以秘密共享的方式处理后发送给边缘设备ED；所述边缘设备ED，用于对收集到的用户User不同类别的信息进行聚合操作，然后将聚合结果发送给云服务CS；所述云服务器CS，用于借助云的存储和计算能力来存储边缘设备ED上传的聚合数据，将聚合数据恢复得到m个用户对不同类商品使用布隆过滤器处理后的结果，得到每个布隆过滤器的不同位置的置位结果，并根据商品提供平台BSP上传的数据与用户User的数据进行匹配，并根据阈值的方式分析统计结果，将匹配结果发送给商品提供平台BSP；所述商品提供平台BSP，用于将需要查询的商品信息使用与用户User相同的布隆过滤器进行处理，将处理结果上传给云服务器CS，由它帮助匹配商品信息，查看所需商品是否为畅销商品；整个过程需要保证用户隐私安全，同时云服务CS只能帮助匹配和分析统计结果，并不知道用户User与商品提供平台BSP的具体商品信息；当商品提供平台BSP收到结果后再来判断具体某商品是否为畅销商品，并将该商品添加到畅销商品库中。2.一种具有隐私保护的目标模式匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：系统初始化；步骤2：用户User处理并上传数据；步骤2的具体实现包括以下子步骤：步骤2.1：用户User根据授权中心AC返回的布隆过滤器处理自己已经选择过的商品，其中不同种类的商品使用不同的布隆过滤器进行处理，布隆过滤器的长度为m，哈希函数的个数为k；步骤2.2：用户User根据授权中心AC返回的秘密共享参数p，生成多项式f
i
(x
j
)＝a
i,0
+a
i,1
x+a
i,2
x2+...+a
i,m
x
m
mod p，其中i＝1,...,n，j＝1,...,m，将同一个布隆过滤器处理结果分成m+1个片段，a
i,0
∈Z
p
是用户User选择的随机数，{a
i,1
,...,a
i,m
}是用户User使用一个布隆过滤器处理的01结果，x
j
表示边缘设备ED的身份；Z
p
表示小于等于p的素数；步骤2.3：用户User将m个片段(x
j
,y
ij
)发送给m个边缘设备ED，将(x
m+1
,y
i,m+1
)和a
i,0
发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈华，王胜男，张明武，李玉莲，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：