【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及同态加密，尤其涉及一种高效的电力数据同态加密方法、处理器及存储介质。
技术介绍
1、随着智能电网的发展，利用电力大数据对电力行业的状态进行数据挖掘和分析进而对电网进行智能化的调控已经成为了电力信息化时代的发展潮流，但针对大数据的数据挖掘和分析需要更多的算力，不可避免的需要多端配合实现，过程中会涉及到数据共享，伴随着隐私泄露的风险，因此电力数据的隐私保护受到了广泛的关注。
2、同态加密作为一种支持数据密态处理的密码学技术被广泛应用于隐私保护，同态加密允许在不解密密文的前提下，对密文进行有意义的运算，运算结果解密后，与在明文上做相同计算得到的结果相同。其中paillier同态加密的加性同态性质在保密安全计算、加密数据库和加密数据的机器学习等应用于大数据挖掘分析的环境中被广泛的应用。paillier同态加密算法的过程包括：密钥生成，生成密钥时，选择两个长度相等的大素数p，q，p、q满足，计算，，选择随机数，计算，其中，，则公钥，私钥；加密过程，加密时，选择随机数，计算密文，为明文；解密过程，解密时，。paillier同态加密算法为保证加密的安全性，往往选取大位宽的密钥，而大位宽密钥直接导致了运算复杂度大幅增加，致使运算器设计面积过大、大大增加硬件复杂度。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本专利技术提供一种高效的电力数据同态加密方法、处理器及存储介质。
2、第一方面，本专利技术提供一种高效的电力数据同态加密方法，包
3、在运用paillier同态加密算法对电力数据进行加解密时，将参与paillier同态加密的模指数运算转换成包含模乘运算的形式，参与模乘运算的对象、、的长度为位；
4、计算时，将参与模乘运算的对象、、拆分成位的操作数得到：、……，、……，、……，则，，，能被整除；
5、循环遍历每个操作数，计算；其中，的初值为0，到的计算方式如下：循环遍历每个操作数，对于操作数，则，；将两个循环中的每一步交叉进行，以提高运算速度；得到运算结果，如果大于，则，否则，模乘运算的结果为；
6、基于模乘运算的结果得到paillier同态加密的模指数运算结果，进行paillier同态加密。
7、更进一步地，对模乘运算过程中涉及到的、、乘法计算过程进一步处理，令表示被乘数，表示乘数，在二进制运算时以为基数将、进一步地分解：
8、，
9、，
10、则，
11、因此；
12、基于更低位的、和三个乘法配合加减法实现高位乘法。
13、更进一步地，设定中，最大位数为maxbit，为避免乘法计算过程中溢出，按maxbit+1位设计乘法器。
14、更进一步地，paillier同态加密密钥生成包括：选择两个大素数、，而、满足；
15、计算，，表示计算最小公倍数，选择随机数，将计算涉及到的模指数运算转换为包含模乘运算的形式，得到，其中，定义；
16、则公钥，私钥。
17、更进一步地，paillier同态加密的加密过程包括：选择随机数，将计算密文涉及到的模指数运算转换为包含模乘运算的形式，得到密文，其中，为明文，为公钥。
18、更进一步地，paillier同态加密的解密过程包括：将计算明文，涉及到的模指数运算转换为包含模乘运算的形式，运算出模指数运算结果后得到明文，其中，定义；为公钥，私钥。
19、第二方面，本专利技术提供一种同态加密运算处理器，应用所述的高效的电力数据同态加密方法，包括：模指数运算转换模块，所述模指数运算转换模块将参与paillier同态加密的模指数运算转换成包含模乘运算的形式，参与模乘运算的对象、、的长度为位；
20、模乘运算对象拆分模块，所述模乘运算对象拆分模块将将参与模乘运算的对象、、拆分成位的操作数得到：、……，、……，、……，则，，，能被整除；
21、模乘运算模块，所述模乘运算模块遍历每个操作数，计算；其中，的初值为0，到的计算方式如下：遍历每个操作数，对于操作数，则；其中，基于z和r两者的计算相互依赖，将上述两个循环中的每一步交叉进行，以提高运算速度；得到运算结果，如果大于，则，否则，模乘运算的结果为；
22、paillier同态加密控制模块，所述paillier同态加密控制模块基于模乘运算的结果得到paillier同态加密的模指数运算结果，进行paillier同态加密。
23、更进一步地，所述模乘运算模块包括第一计算单元，所述第一计算单元用于迭代的计算，所述第一计算单元包括：第一乘法器、第二乘法器、第一加法器和第二加法器，其中所述第一乘法器和所述第二乘法器输出连接第一加法器，所述第一加法器的输出连接第二加法器。
24、更进一步地，所述模乘运算模块包括第二计算单元，所述第二计算单元参与迭代的计算，所述第二计算单元包括：第三乘法器、第四乘法器和第三加法器，其中所述第三乘法器输出连接第三加法器，所述第三加法器的输出连接第四乘法器。
25、第三方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现所述的高效的电力数据同态加密方法。
26、本专利技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
27、本申请优势在于，将参与paillier同态加密的模指数运算转换成包含模乘运算的形式，参与模乘运算的对象、、的长度为位；计算时，将参与模乘运算的对象、、拆分成位的操作数得到：、……，、……，、……，则，，；遍历每个操作数，计算；其中，的初值为0，到的计算方式如下：遍历每个操作数，对于操作数，则；其中，将上述两个循环中的每一步交叉进行，以提高运算速度；得到运算结果，如果大于，则，否则，模乘运算的结果为。上述过程体现了两方面的优势，一方面，通过将大位宽模指数运算转换成小位宽的模乘运算过程，大大降低计算复杂度；而且将上述两个循环中的每一步交叉进行，避免循环先后运行造成的时间延迟，提高运算速度；另一方面，由于本申请模乘运算采用小位宽乘、加法和循环迭代，在硬件上实际应用本申请或基于本申请进行硬件设计时，占用资源少或设计的运算单元的规模小，具有硬件设计或者资源占用的成本优势。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，对模乘运算过程中涉及到的、、乘法计算过程进一步处理，令表示被乘数，表示乘数，在二进制运算时以为基数将、进一步地分解：
3.根据权利要求2所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，设定中，最大位数为Maxbit，为避免乘法计算过程中溢出，按Maxbit+1位设计乘法器。
4.根据权利要求1所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，Paillier同态加密密钥生成包括：选择两个大素数、，而、满足；
5.根据权利要求1所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，Paillier同态加密的加密过程包括：选择随机数，将计算密文涉及到的模指数运算转换为包含模乘运算的形式，得到密文，其中，为明文，为公钥。
6.根据权利要求1所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，Paillier同态加密的解密过程包括：将计算明文，涉及到的模指数运算转换为包含模乘运算的形式，运算出模指数运算结果后得到明文，其中，定义；
7.一种同态加密运算处理器，应用权利要求1-6任一所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，包括：模指数运算转换模块，所述模指数运算转换模块将参与Paillier同态加密的模指数运算转换成包含模乘运算的形式，参与模乘运算的对象、、的长度为位；
8.根据权利要求7所述的同态加密运算处理器，其特征在于，所述模乘运算模块包括第一计算单元，所述第一计算单元用于迭代的计算，所述第一计算单元包括：第一乘法器、第二乘法器、第一加法器和第二加法器，其中所述第一乘法器和所述第二乘法器输出连接第一加法器，所述第一加法器的输出连接第二加法器。
9.根据权利要求7所述的同态加密运算处理器，其特征在于，所述模乘运算模块包括第二计算单元，所述第二计算单元参与迭代的计算，所述第二计算单元包括：第三乘法器、第四乘法器和第三加法器，其中所述第三乘法器输出连接第三加法器，所述第三加法器的输出连接第四乘法器。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-6任一所述的高效的电力数据同态加密方法。
...【技术特征摘要】
1.一种高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，对模乘运算过程中涉及到的、、乘法计算过程进一步处理，令表示被乘数，表示乘数，在二进制运算时以为基数将、进一步地分解：
3.根据权利要求2所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，设定中，最大位数为maxbit，为避免乘法计算过程中溢出，按maxbit+1位设计乘法器。
4.根据权利要求1所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，paillier同态加密密钥生成包括：选择两个大素数、，而、满足；
5.根据权利要求1所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，paillier同态加密的加密过程包括：选择随机数，将计算密文涉及到的模指数运算转换为包含模乘运算的形式，得到密文，其中，为明文，为公钥。
6.根据权利要求1所述的高效的电力数据同态加密方法，其特征在于，paillier同态加密的解密过程包括：将计算明文，涉及到的模指数运算转换为包含模乘运算的形式，运算出模指数运算结果后得到明文，其中，定义；为公钥，私钥...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓光，时磊，王阳，张广涛，刘申，张磊，牟泽刚，吴昊，张帆，王成龙，秦晓燕，姚杨，秦萍，黄莉莎，郭丁鸣，程安娜，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济南供电公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。