[发明专利]基于全同态加密的智能家居数据隐私保护方法

权利要求书

1.一种基于全同态加密的智能家居数据隐私保护方法，其特征在于：包括如下的步骤：

(1)：用户APP与智能家居网关协商好全同态加密的公私钥对；

(2)：智能家居网关将采集到的数据用公钥进行全同态加密并传输到智能家居网络服务提供商的服务器上进行基于密文的存储和相关加乘计算；

(3)：用户APP根据需要向智能家居服务器请求得到特定的密文加乘计算结果；

(4)：密文加乘计算结果传输到用户APP时，用户APP利用对应的全同态加密私钥进行解密，得到对应的明文加乘计算结果；

所述步骤(1)中用户APP和智能家居网关基于安全参数λ，同步生成公私钥对(pk，sk)，pk是公钥，sk是私钥，具体包括如下的子步骤：

(1.1)：生成长度为η的随机大素数p，p∈[2^η-1,2^η)，其中，η为私钥的比特长度；

(1.2)：选择一个随机非平方数2^λ-rough整数q₀，q₀∈[0,2^γ/p)，并生成公钥计算模数x₀＝q₀·p；其中，λ为安全参数，γ为次级公钥参量x'_i,b的长度；

(1.3)：用随机的种子se初始化一个伪随机生成器f，用f(se)生成一个整数集合χ_i,b∈[0,x₀)^2β，其中，1≤i≤β，b∈{0,1}，2β为次级公钥参量的总个数；

(1.4)：计算公钥参量偏移量δ_i,b＝[χ_i,b]_p+ξ_i,b·p-r_i,b，其中其中，r_i,b为干扰量，ρ为生成次级公钥参量x'_i,b时使用的干扰量r_i,b的长度；

(1.5)：得到公钥pk＝(se,x₀,δ_1,0,δ_1,1,…δ_β,₀,δ_β,₁)，以及私钥sk＝p。

2.根据权利要求1所述的基于全同态加密的智能家居数据隐私保护方法，其特征在于：所述步骤(2)包括如下的子步骤：

(2.1)：智能家居网关对采集的家庭中的各数据分类标记和整理，形成比特流b_D，使用公钥对数据进行加密处理Encrypt(pk,b_D)得到密文，同时将密文传递给智能家居服务器；

(2.2)：智能家居服务器根据用户APP的需要对密文进行相应的加乘计算fun处理，得到新的密文数据c^*＝fun(pk,c)仍存放于服务器，其中pk是公钥，c为原密文。

3.根据权利要求2所述的基于全同态加密的智能家居数据隐私保护方法，其特征在于：步骤(2.1)中所述使用公钥对数据进行加密处理包括如下的子步骤：

(2.1.1)：用f(se)来恢复1≤i≤β的公钥辅助参量集合χ_i,0,χ_i,1，再对所有的i计算次级公钥参量x'_i,0＝χ_i,0-δ_i,0，x'_i,1＝χ_i,1-δ_i,1；其中1≤i≤β，m为明文；

(2.1.2)：选一个随机的整数向量b＝(b_i,j)_1≤i,j≤β∈[0,2^α)^τ，τ＝β²；其中，α为加密时用于增加公钥随机性的干扰量b_i,j的长度，τ为公钥参量的总个数；

(2.1.3)：选择一个随机整数r作为加密干扰量；

(2.1.4)：输出密文c＝m+2r+2∑_1≤i,j≤βb_i,j·x'_i,0·x'_j,1modx₀。

4.根据权利要求1所述的基于全同态加密的智能家居数据隐私保护方法，其特征在于：步骤(4)中所述“用户APP利用对应的全同态加密私钥进行解密”具体为：用户APP根据接收到的密文数据c^*进行解密，计算输出解密结果得到加乘处理的fun函数作用于明文的处理结果。