[发明专利]基于多方全同态加密的数据共享方法和系统

权利要求书

1.基于多方全同态加密的数据共享方法，其特征在于，由多方用户终端参与，所述方法包括：

各方用户终端通过私钥生成算法生成自己的私钥并保存；

各方用户终端通过集体公钥生成协议协议生成面向指定数据共享任务的集体公钥；所述数据共享任务由至少一方用户终端提前在服务器中建立；

各方用户终端通过再线性化公钥生成协议协议生成再线性化公钥；

各方用户终端使用所述集体公钥加密自己的数据，并将密文传输给所述服务器；

所述服务器对各用户终端上传的密文数据进行同态计算，并将计算结果返回给各个用户终端；所述同态计算包括同态加法和同态乘法，所述服务器每次执行同态乘法计算后都需要用所述再线性化公钥对密文执行再线性化操作；

各个用户终端执行联合解密协议协议解密所述计算结果从而获得解密的结果；或各参与方收到所述计算结果与接收者公钥后执行密钥交换协议得到一个新的密文，所述新的密文由指定的接收者解密；

所述各方用户终端通过私钥生成算法生成自己的私钥包括：

每一方用户终端P_i从R₃中随机均匀选取一个多项式s_i作为自身的私钥；其中R₃为多项式商环，多项式的模为(Xⁿ+1)且其系数分均匀布在{-1，0,1}，n是2的幂次；

所述各方用户终端通过集体公钥生成协议协议生成数据共享任务的集体公钥包括：

(1)在随机公共字串(CRS)模型下，各用户终端获得一个公共多项式p₁，其中p₁随机均匀选取于R_q是多项式商环，每一个R_q中的多项式的模为(Xⁿ+1)且其系数均匀分布于n是2的幂次；模q为密文系数模；

(2)每一方用户终端P_i从错误分布χ中随机均匀选取噪音e_i，向其它方用户终端广播p_0,i＝-(p₁s_i+e_i)；其中χ是R_q上的一个离散高斯分布；

(3)每一方用户终端计算生成集体公钥pk＝(p₀,p₁)；该集体公钥为每一方用户终端持有且公开；该集体公钥对应的私钥是其中符号[]_q表示模q；

所述各方用户终端通过再线性化公钥生成协议协议生成再线性化公钥包括：

(1)令w＝(w⁰,w¹,…,w^l)^T是各方用户终端的公共参数，其中w是基，其中符号表示向上取整；

(2)在随机公共字串模型下，各用户终端获得一个公共的

(3)每一方用户终端P_i从χ^l中随机均匀选取e_0,i，以及从R₃中随机均匀选取u_i；向其它方用户终端广播h_i＝-u_ia+s_iw+e_0,i；

(4)每一方用户终端计算然后从χ^l中随机均匀选取e_1,i,e_2,i，并且

向其它方用户终端广播h′_0,i＝s_ih+e_1,i和h′_1,i＝s_ia+e_2,i；

(5)每一方用户终端计算和然后从χ^l中随机均匀选取e_3,i，并且向其它方用户终端广播h″_i＝(u_i-s_i)h′₁+e_3,i；

(6)每一方用户终端计算然后生成再线性化公钥rlk＝(r₀,r₁)＝(h′₀+h″,h′₁)并且公开；

所述各个用户终端执行联合解密协议协议解密所述计算结果从而获得解密的结果包括：

(1)令需要解密的密文是ct＝(c₀,c₁)；

(2)每一方用户终端P_i从错误分布χ中随机均匀选取噪音e_i，计算h_i＝s_ic₁+e_i且广播给其他参与方；

(3)计算和(c′₀,c₁)＝(c₀+h,c₁)；

(4)输出解密结果

所述各参与方收到所述计算结果与接收者公钥后执行密钥交换协议得到一个新的密文包括：

(1)令当前密文是ct＝(c₀,c₁)，其对应的公钥为pk＝(p₀,p₁)，私钥为目标密文的公钥为pk′＝(p′₀,p′₁)；

(2)每一方P_i从R₃中随机均匀选取一个多项式u_i，从错误分布χ中随机均匀选取e_0,i，从错误分布χ中随机均匀选取噪音e_1,i；计算h_0,i＝s_ic₁+u_ip′₀+e_0,i和h_1,i＝u_ip′₁+e_1,i并且向其它参与方广播；

(3)计算和输出目标密文ct′＝(c′₀,c′₁)＝(c₀+h₀,h₁)；

所述新的密文由指定的接收者解密包括：

(1)令s是接收者的私钥；接收者收到的密文是ct＝(c₀,c₁)，该密文对应的私钥是s；

(2)接收者计算

所述各方用户终端使用所述集体公钥加密自己的数据包括：

(1)令消息空间为其中t是明文模；为了加密消息m∈R_t，从R₃中随机均匀选取u^*，以及从χ中随机均匀选取e₀^*和e₁^*；

(2)计算输出密文ct；其中符号表示向下取整。