[发明专利]一种公开可验证的外包统计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种外包服务器数据统计方法，具体涉及一种公开可验证的外包统计方法。

背景技术

大数据(Big Data)是当前信息技术的热门话题之一，是互联网快速发展以及社会信息化迅速提高的融合产物。我国网民数居世界之首，每天产生的数据量也位于世界前列。大数据是一个应用驱动性很强的服务领域，是具有无穷潜力的新兴产业领域；目前，其标准和产业格局尚未形成，这是我国实现跨越式发展的宝贵机会。

如何实现对大数据有效管理，则是很多组织单位面临的迫切需要解决的棘手问题。云计算等外包技术为大数据管理提供了潜在的解决方案。通过将大规模的数据外包到存储、计算资源强大的第三方服务器上，能够极大程度地降低用户基础设施投资与管理，进而产生经济效益。然而，云计算等外包服务器是由第三方互联网商业公司(如，亚马逊、谷歌等)维护和管理。由于用户与第三方商业公司通常不属于同一个信任域，导致“安全”成为云计算等外包技术大范围推广的首要限制因素。

常见的外包计算系统模型如图1所示，数据拥有者(Data Owner，可以是个人用户或企业组织)将自己的数据上传到存储资源与计算资源强大的第三方外包服务器。验证者(可以是数据拥有者或者其他授权者)在需要的时候，向第三方服务器发出计算请求。外包服务器根据收到的用户请求，对其存储的数据做相应的计算，而后将计算结果反馈给用户。通过上述过程我们可以看到，将数据存储与管理委托给第三方服务器，数据拥有者仅需通过网络便获得相应的服务，进而极大程度地节约自己的管理成本。

具有“同态”概念的数字签名以及消息认证码技术，是单用户数据外包函数计算验证安全的基础。用户首先针对每个外包数据做数字签名或消息认证码以生成同态标签，而后外包服务器根据具体的计算对每个数据标签做相应的同态处理，以组成一个与计算结果相对应的标签，用来向验证者证明计算结果的正确性。现有的同态概念包括线性同态与全同态两种类型，线性同态支持“加法”，全同态支持“加法”与“乘法”。具有线性同态性质的签名以及消息认证码技术，为一次线性函数的外包计算验证提供了可行的方案。然而，由于待研究的统计函数如平方和、方差等二次函数涉及到“加法”和“乘法”两种基础运算，导致已有成熟的具有线性同态性质的认证标签(包括签名和消息认证码)无法应用于统计结果校验。

近年来具有全同态性质的签名与消息认证码概念应运而生，为高次多项式函数的外包计算结果校验提供了理论上的支持。然而，验证者的计算开销与参与执行函数的数据数目成线性增加关系。在大数据背景下，由于数据数量的巨大，导致已有的全同态性质的签名和消息认证码方案的实用性效率较低。

通过对国内外同态签名以及同态消息认证码、认证数据结构、外包数据可计算验证以及数据查询验证研究现状分析，我们可以看到：截止到目前，国际上在大数据外包统计计算领域存在未解决的公开问题:

可实用的公开可验证的用户数据外包统计计算方案，目前已有全同态签名技术，然而验证者的计算开销与函数涉及数据数目成线性关系，实际中的需求是：验证者计算开销为常量，即与执行计算的数据个数无关。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明旨在提供一种公开可验证的外包统计方法，允许请求者在不允许外包服务器获取数据明文，并且不需要将大量数据下载到本地的情况下对数据进行各种包括但不限于求和、加权求和、平方和、加权平方和的统计操作。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种公开可验证的外包统计方法，包括如下步骤：

S1数据拥有者生成或收集复数的数据流，记为M＝m₁,m₂,...,m_n；