[发明专利]一种基于zigzag解码的私人信息检索方法及系统

说明书

本发明提供一种基于zigzag解码的私人信息检索方法及系统，属于计算机技术应用领域。本发明方法包括采用(n,k)MDS码存储文件步骤；生成一个随机向量U用于检索文件f步骤；解码并获取文件f步骤。本发明还提供了一种实现所述基于zigzag解码的私人信息检索方法的系统。本发明的有益效果为：在满足允许用户下载文件且不显示正在下载哪个文件等基本安全要求的同时，其通信成本和复杂度相对较低。并且在分布式存储系统中，可以在任意n‑k个节点同时发生故障时恢复出原始文件，增加了数据存储的安全性。

技术领域

本发明涉及计算机技术应用领域，尤其涉及一种基于zigzag解码的私人信息检索方法，还涉及一种实现所述基于zigzag解码的私人信息检索方法的系统。

背景技术

为了保证信息查询的安全性，通常采用私有信息检索(PIR)技术。私有信息检索可以为用户的隐私和数据安全提供保障。

私有信息检索的大致过程如下：用户基于要查询的文件下标i生成k个查询请求，分别发送给k个服务器(为了隐藏i，在服务器看来，这些查询应当是关于下标i的随机函数)。各服务器根据收到的查询请求和本地数据库x计算查询结果返回给用户。最后用户根据收到的k个查询结果计算目标数据x_i，现有的私有信息检索技术有主要以下几种。

1、目前效率最高的计算性的PIR协议是由Carlos Aguilar-Melchor和PhilippeGaborit于2007年提出的基于格的PIR协议。文章使用类似NTRU(一种公钥加密方法)的方法，对数据库服务器上的数据分块并构建矩阵形式。用户查询时首先生成若干符合一定要求的随机矩阵，然后对目标块和非目标块位置作不同的矩阵变换(乘积、替换等)，并对得到的查询矩阵再作一次随机置换，然后将该查询矩阵发送给服务器。服务器利用本地数据作相应的矩阵乘运算后将结果向量返回给用户。用户再对该结果作相应的逆运算以获得目标数据块。

2、2009年Wang S.等将基于二次剩余的cPIR和k-匿名方法结合，提出了可供用户选择折中的灵活实用的Bounding-Box PIR协议。该协议考虑了信息泄露的概率，以一定的信息泄露来换取性能的提升。

3、Papadopoulos S.等提出了pCloud这样一个P2P的解决方案，使用网络上的其他节点共同解决计算性的PIR协议的计算复杂度高的问题。他们采用基于中国剩余定理的计算性的PIR协议，通过将数据分块并分发到网络中的不同节点，并让各节点共同执行计算任务，以此提高查询效率。

现有技术中存在以下问题：

1、基于格的PIR协议提出了Hidden Lattice Problem(HLP)，证明其与已知的NP完全问题Punctured Code Problem在查询上的等价性。它指出协议的计算开销为对数据库中的每bit，仅需数千bit操作。这比起已知的计算性的PIR，计算开销降低了至少两个数量级。不过该协议的通信开销相对大些。

2、Bounding-Box PIR协议中并没有对隐私性给出定义及定量的分析。在私有信息检索问题的研究中，对用户的查询隐私性，不论信息论的PIR(要求达到保障用户的完全隐私)还是计算性的PIR(要求达到保障用户的计算性隐私)，都要求完全的隐私保护。而完全隐私保护的代价就是高复杂度与不实用。我们需要在效率和隐私性之间寻找一个折中，这就需要一个对隐私性进行度量的方法。

3、Papadopoulos S.等提出的pCloud这样一个P2P的解决方案。在基于中国剩余定理的PIR协议中，对用户的每一个查询，服务器必须计算所有数据。且在这个分布式模式下，用户的每一个查询需要所有分块的计算结果来重构最终的查询结果。但是由于网络延时、节点失效等网络因素的存在，这并不容易。这种情况下，用户需要重新向服务器发送一次查询并由服务器执行最基本的非分布式的计算，导致更多的通信开销与计算开销。

因此，现有的研究都是高进制存储，解码复杂度高。