一种可信任的隐私数据比较方法及其存储装置、智能终端制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可信任的隐私数据比较方法及其存储装置、智能终端，属于信息安全与隐私保护技术领域。本发明专利技术通过Paillier加密算法将双方的隐私数据加密，然后将隐私数据比较的问题通过一系列同态加密运算转化为双方解密出代表最终比较结果的问题。通过使协议双方都能验证最终结果的正确性，解决了现有隐私计算一方先得到最终结果，但不诚实地向另一方发送最终结果的问题，保证双方不能获取除了比较结果之外的隐私信息；此外通过在协议开始前计算部分中间值，如随机数r1、r2和s的相关选取和加密操作，以及参与双方在部分解密时可以并行运算，能有效提高同态安全运算的计算效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种可信任的隐私数据比较方法及其存储装置、智能终端


[0001]本专利技术属于信息安全与隐私保护
，尤其涉及一种可信任的隐私数据比较方法及其存储装置、智能终端。

技术介绍

[0002]Paillier加密算法由Pascal Paillier于1999年专利技术，是一种基于复合剩余类困难问题的同态加密算法，该加密算法满足同态加法。其中，同态加法运算能将密文上的乘法运算映射到明文上的加法运算而不暴露明文信息。
[0003]隐私比较使双方持有的隐私数据在不泄露的情况下得出数据间的大小关系。隐私比较最早起源于姚期智在1982年提出的百万富翁问题：有两个百万富翁想要比较谁更富有，但是又不想透露给对方自己有多少钱，如何在没有可信第三方的情况下得出比较结果。隐私比较有两个应用场景，分别是半诚实模型和恶意模型。
[0004]在半诚实模型下，半诚实的参与者会诚实地参与协议，但会根据自己在协议中得到的信息来推断隐私信息。在该模型下，无论是基于混淆电路还是基于同态加密的方法都能很好地解决隐私比较问题，但这些方法都不能抵抗恶意参与者的攻击。
[0005]在恶意模型下，恶意参与者可以主动修改发送的信息来攻击协议获取隐私信息。这种情形在现实生活中更为常见，更符合实际。在该模型下，Lindell基于混淆电路提出了一种抗恶意敌手的隐私比较方法。该方法使发送者Alice构造并发送多个电路给接收者Bob，Bob会随机选择其中一半的电路并要求Alice检查其正确性。若检查正确则利用剩余的电路计算并输出隐私比较结果。由于其要构造大量电路，这种方法和大多数基于恶意模型的方法效率都较为低下。
[0006]现有的隐私比较方法存在的问题如下：
[0007](1)现有的隐私比较方法大多是一方先得出结果，假设为Alice，然后Alice再将结果分享给Bob。此时Alice可能恶意修改结果，现有方法在如何确保Bob可以验证结果的正确性方面存在问题。
[0008](2)如何在确保安全性的同时提升隐私比较效率。
[0009]因此，亟需提供一种可信任的隐私数据比较方法及其存储装置、智能终端来解决上述问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的主要目的在于克服现有隐私比较技术的缺点与不足，提供一种基于Paillier同态加密的隐私比较方法，使得双方在参与协议的过程中不会学习到对方的任何信息的情况下得出隐私数据大小比较的结果，且本方案中的两个参与方都能验证对方是否遵循协议，提升了方案的安全性。本方法还通过预先计算协议所需的中间值来提升隐私比较效率。
[0011]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0012]一种可信任的隐私数据比较方法，包括参与者Alice和参与者Bob，方法的实现步骤如下：
[0013]S1、系统初始化：参与者Alice初始化Paillier密码系统A，生成密钥组{pka,ska}，其中，pka是公钥，ska是私钥，并将私钥ska将拆分为部分私钥ska1和ska2；参与者Bob初始化Paillier密码系统B，生成密钥组{pkb,skb}，其中，pkb是公钥，skb是私钥；其中，参与者Alice持有隐私数据a，参与者Bob持有隐私数据b；
[0014]S2、参与者Bob调用公钥pkb和Enc加密模型加密隐私数据b，并将公钥pkb和加密后的数据发送给参与者Alice；加密的过程表示为：
[0015][0016]S3、参与者Alice调用公钥pkb和Enc加密模型加密隐私数据a,同时生成随机数s,其中，s随机取0或1；再调用Enc加密模型，利用公钥pka加密s，加密的过程分别为：
[0017][0018][0019]参与者Alice再生成随机数r1和r2，利用Paillier同态加密的性质,结合Enc1加密模型、Enc2加密模型和公钥pkb计算r1、r2，得到和计算过程表示为：
[0020][0021][0022]若s＝0，参与者Alice将公钥pka、部分私钥ska2和发送给参与者Bob；
[0023]若s＝1，则参与者Alice将公钥pka、部分私钥ska2和发送给参与者Bob；
[0024]S4、参与者Bob通过Paillier密码系统B的Dec解密模型及私钥skb解密密文得到m
i
，其中i的值为0或1；解密的过程表示为：
[0025][0026]参与者Bob根据m
i
设置u1；
[0027]若则u1＝0；
[0028]若则u1＝1；
[0029]其中，Nb属于公钥pkb的一部分；
[0030]参与者Bob用公钥pka加密u1得到密文并将发送给参与者Alice；再结合Paillier同态加密的性质，利用Enc3加密模型计算和得到隐私比较结果
的密文计算的过程表示为：
[0031][0032][0033]S5、参与者Alice收到后，结合公钥pka和密文根据同态加密的性质计算得到隐私比较结果的密文再利用Paillier密码系统A的Dec解密模型和私钥ska解密得到隐私比较结果u，计算的过程表示为：
[0034][0035][0036]若u＝0，则代表a≥b；若u＝1，则代表a＜b；
[0037]参与者Alice利用部分私钥ska1和PDec部分解密模型进行部分解密得到部分解密结果并将部分解密结果发送给参与者Bob；解密的过程表示为：
[0038][0039]S6、参与者Bob通过部分私钥ska2和第PDec部分解密模型进行部分解密得到部分解密结果解密的过程表示为：
[0040][0041]再通过部分解密结果和结合TDec完全解密模型进行完全解密得到隐私比较结果u，即：
[0042]步骤S4时，参与者Bob只拥有隐私比较结果的密文和中间值密文而没有可以直接解密的私钥ska，因此此时Bob无法直接得到比较结果；参与者Alice对于Bob得到的隐私比较结果的密文也是不完全信任的，也无法直接对密文结果进行校验，因此本协议中，Bob发给Alice的数据为中间值密文而在步骤S5中，Alice可以通过s对进行计算得到隐私比较结果的密文并进行解密得到结果u，计算的过程相当于一次校验，若没有被修改过，则得到的最终结果u必然是0或1；此时，对于Alice得到的比较结果，Bob也是不完全信任的，因此Alice只能用部分私钥ska1对进行部分解密，再将得到的和部分私钥ska2发送给Bob；步骤S6中，Bob用部分私钥ska2对进行部分解密得到再结合进行完全解密得到最终比较结果u。因此，上述计算的流程能保证Alice和Bob各自经过计算的结果是可信任的，即各自都能得
到正确的比较结果或识别出错误的比较结果。
[0043]但如果参与者Alice将私钥ska发送给参与者Bob，则参与者Bob可以直接得到密文结果。
[0044]优选的，所述公钥pka＝(ga,Na)，其中pa和qa为大素数，Na＝pa*qa，ga＝Na+1；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可信任的隐私数据比较方法，包括参与者Alice和参与者Bob，其特征在于，包括以下步骤：S1、系统初始化：参与者Alice初始化Paillier密码系统A，生成密钥组{pka，ska}，其中，pka是公钥，ska是私钥，并将私钥ska将拆分为部分私钥ska1和ska2；参与者Bob初始化Paillier密码系统B，生成密钥组{pkb，skb}，其中，pkb是公钥，skb是私钥；其中，参与者Alice持有隐私数据a，参与者Bob持有隐私数据b；S2、参与者Bob调用公钥pkb和Enc加密模型加密隐私数据b，并将公钥pkb和加密后的数据发送给参与者Alice；加密的过程表示为：S3、参与者Alice调用公钥pkb和Enc加密模型加密隐私数据a，同时生成随机数s，其中，s随机取0或1；再调用Enc加密模型，利用公钥pka加密s，加密的过程分别为：s随机取0或1；再调用Enc加密模型，利用公钥pka加密s，加密的过程分别为：参与者Alice再生成随机数r1和r2，利用Paillier同态加密的性质，结合Enc1加密模型、Enc2加密模型和公钥pkb计算r1、r2，得到和计算过程表示为：计算过程表示为：若s＝0，参与者Alice将公钥pka、部分私钥ska2和发送给参与者Bob；若s＝1，则参与者Alice将公钥pka、部分私钥ska2和发送给参与者Bob；S4、参与者Bob通过Paillier密码系统B的Dec解密模型及私钥skb解密密文得到m
i
，其中i的值为0或1；解密的过程表示为：参与者Bob根据m
i
设置u1；若则u1＝0；若则u1＝1；其中，Nb属于公钥pkb的一部分；参与者Bob用公钥pka加密u1得到密文并将发送给参与者Alice；再结合Paillier同态加密的性质，利用Enc3加密模型计算和得到隐私比较结果的密文计算的过程表示为：计算的过程表示为：S5、参与者Alice收到后，结合公钥pka和密文根据同态加密的性质计算得
到隐私比较结果的密文再利用Paillier密码系统A的Dec解密模型和私钥ska解密得到隐私比较结果u，计算的过程表示为：得到隐私比较结果u，计算的过程表示为：若u＝0，则代表a≥b；若u＝1，则代表a＜b；参与者Alice利用部分私钥ska1和PDec部分解密模型进行部分解密得到部分解密结果并将部分解密结果发送给参与者Bob；解密的过程表示为：S6、参与者Bob通过部分私钥ska2和第PDec部分解密模型进行部分解密得到部分解密结果解密的过程表示为：再通过部分解密结果和结合TDec完全解密模型进行完全解密得到隐私比较结果u，即：2.根据权利要求1所述的一种可信任的隐私数据比较方法，其特征在于，所述公钥pka＝(ga，Na)，其中pa和qa为大素数，Na＝pa*qa，ga＝Na+1；所述私钥ska＝(λa，μa)，其中λa为pa
‑
1和qa
‑
1的最小公倍数，即λa＝pa*qa
‑
pa
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵搏文，祝遥，肖阳，裴庆祺，
申请(专利权)人：广州链融信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：