一种基于保留格式加密和保序加密的图数据安全运算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于保留格式加密和保序加密的图数据安全运算方法，属于信息安全技术领域，所述运算方法包括图数据的顶点加解密，顶点之间边的权值加解密以及完整性验证；顶点加解密使用基于SM4的保留格式加解密算法，在不改变顶点标识符格式的前提下，有效确保顶点信息的保密性和完整性；顶点之间边的权值加解密使用针对邻接矩阵的保序加解密算法，使密文数据具有伪线性特性，保留原始数据的大小顺序关系；完整性验证使用国密SM3算法和SM9签名体制，对加密后的图数据进行操作，防止数据泄露或被篡改；保留了图顶点的格式特征和原始边权值的大小顺序关系，保证数据完整性，方法满足实际需求，实现图数据的安全运算。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息安全，特别涉及一种基于保留格式加密算法和保序加密算法的图数据安全运算方法。

技术介绍

1、随着大数据时代的到来，图数据广泛存在于通信、互联网、电子商务、社交网络和物联网等领域中，规模庞大，仍在持续增长。图数据包含大量的顶点和边，涉及复杂的关系和网络结构，其安全性和隐私性的保障面临严峻挑战。在数据的采集、存储、分析及应用全流程中，任何环节的防护疏漏都可能引发敏感信息的泄露，进而衍生出隐私嵌套暴露、身份溯源攻击、商业机密窃取等一系列风险，对个人权益、企业安全乃至社会稳定构成潜在威胁。

2、保留格式加密(format-preservingencryption,fpe)是一种对称加密技术，它可以在加密过程中保留数据的格式和结构。fpe允许系统在不改变数据结构的前提下，进行安全的数据处理和存储；支持使用相同的密钥进行数据的加密和解密，简化密钥管理过程。在图数据处理中，fpe可以用于加密顶点和边的属性，而不改变图的拓扑结构。

3、关于保留格式加密的方法，其概念最早可以追溯到20世纪80年代。然而，真正的突破发生在21世纪初。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于保留格式加密和保序加密的图数据安全运算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤之一或其结合：

2.根据权利要求1所述的基于保留格式加密和保序加密的图数据安全运算方法，其特征在于，所述图顶点加密包括：获取图中需加密的顶点标识符数据；判断标识符的字符长度是奇数还是偶数，确定加密结构类型；采用SM4算法进行密钥扩展并构建轮函数；对标识符进行拆分，使用Feistel结构进行r轮迭代加密；拼接加密后的结果并进行合法性检测，确保密文符合预定义格式要求。

3.根据权利要求1所述的基于保留格式加密和保序加密的图数据安全运算方法，其特征在于，所述图顶点解密包括：获取加密后...

【技术特征摘要】

1.一种基于保留格式加密和保序加密的图数据安全运算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤之一或其结合：

2.根据权利要求1所述的基于保留格式加密和保序加密的图数据安全运算方法，其特征在于，所述图顶点加密包括：获取图中需加密的顶点标识符数据；判断标识符的字符长度是奇数还是偶数，确定加密结构类型；采用sm4算法进行密钥扩展并构建轮函数；对标识符进行拆分，使用feistel结构进行r轮迭代加密；拼接加密后的结果并进行合法性检测，确保密文符合预定义格式要求。

3.根据权利要求1所述的基于保留格式加密和保序加密的图数据安全运算方法，其特征在于，所述图顶点解密包括：获取加密后的顶点标识符数据；判断密文标识符的字符长度，确定解密结构类型；基于sm4算法进行密钥扩展，构建与加密过程一致的轮函数；按加密过程中的方式拆分密文标识符；按轮密钥的逆序执行r轮feistel解密操作，恢复最初的明文标识符；对解密结果进行合法性校验，确保格式一致并符合预定义要求；若解密失败，通过记录的加密参数重新尝试解密。

4.根据权利要求1所述的基于保留格式加密和保序加密的图数据安全运算方法，其特征在于，所述图顶点之间边的权值加密包括：获取待加密的图边权值并对其进行排序；优先加密排序中间位置的数据；根据明文数据域和密文数据域计算最大值和最小值，并确定新的数据范围；限制随机数取值范围，确保密文数据在密文域中均匀分布；通过超几何分布抽样选择新的密文位置，并递归更新明文和密文域，直到生成密文。

5.根据权利要求1所述的基于保留格式加密和保序加密的图数据安全运算方法，其特征在于，所述图顶点之间边的权值解密包括：获取待解密的密文数据；通过逆向查找密钥表中已加密的密文和对应的明文映射关系，逐一还原密文值，确保解密后的结果恢复原有的明文数据顺序...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海，黄明松，方科颖，彭长根，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：