[发明专利]安全地确定曼哈顿距离的方法和系统

说明书

技术领域

本发明大体上涉及确定信号之间的差异，更具体地，涉及确定两个加密信号之间的差异。

背景技术

经常需要安全地确定两个信号的差异量度。传统的方法通常使用密码学哈希函数来确定两个信号是否不同。假定哈希冲突以可以忽略的低概率出现，如果信号x和y的哈希值相等，则信号x与信号y相等。这种密码学哈希值的比较在大多数密码和密钥管理应用中是最基本的。

传统的密码学哈希函数的本质特性是哈希值不会保留所比较的信号的基础结构。特别地，如果一个信号是在另一信号上附加了噪声的信号，即使噪声很小，这两个信号的密码学哈希值也不同。因此，仅仅利用密码学哈希值不能在噪声环境(如存储装置和通信信道)下对信号进行比较。

在很多应用中，以安全的方式来确定信号之间的差异十分重要。例如，要由第三方对私人医疗数据进行分析和分类，而不将医疗数据泄露给第三方。此外，第三方不愿泄露分类方法和用于该分类的数据库。

该问题通常被定义为安全多方计算(SMC，secure multipartycomputation)。可以将诸如不经意传输(OT，oblivious transfer)和安全内积(SIP，secure inner product)的计算安全方法用作为原型来执行更加复杂的操作，从而实现SMC，例如申请号为US 11/005,293的美国专利申请就描述了这种方法。该方法执行物体检测，而不泄露由用户提供的图像或分类器所采用的分类方法。然而，这种方法要求在用户和分类器之间进行大量交流，而进行交流和密钥管理的开销很大。

可根据距离量度来确定信号之间的差异。距离量度例如为平方距离(squared distance)、汉明距离(Hamming distance)和曼哈顿距离(Manhattan distance)。本领域中有多种方法用于安全地确定信号之间的平方距离和汉明距离。例如，参见Rane等于2009年6月30日提交的申请号为12/495,721的美国专利申请，在此以引证的方式并入其内容。然而本领域中还没有用于安全地确定两个信号之间的曼哈顿距离并且具有低的通信开销的两方方法。在此，“安全地”意味着在整个计算过程中，每一方(如处理器)的信号对另一方保密。

两点之间的曼哈顿距离是其坐标的绝对差之和。曼哈顿距离也称为L1距离、计程车距离(taxicab distance)、城市街区距离(city block distance)和直线距离(rectilinear distance)。

对于信号而言，n维信号x＝(x₁，x₂，...，x_n)和y＝(y₁，y₂，...，y_n)之间的曼哈顿距离为：

||x-y||1=Σi=1n|xi-yi|,]]>

其中x、y为信号，法线x_i、y_i为信号x、y的各分量。

本领域中有多种方法用于在不同量度空间对曼哈顿距离进行近似。然而，所有这些方法在设计上并不安全，并且要求各方之间的大量通信开销。因此希望能安全地确定两个信号之间的曼哈顿距离。

同样，两点之间的平方距离是其坐标的平方差之和。因此，n维信号x＝(x₁，x₂，...，x_n)和y＝(y₁，y₂，...，y_n)之间的平方距离为：