[发明专利]构建密文范围检索结果完备性验证数据结构的方法及系统

权利要求书

1.一种构建密文范围检索结果完备性验证数据结构的方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)从数据集所有者处获取数据集，对数据集中的每条记录赋予唯一且不重复的编号；

(2)获取数据集中每个可检索维度取值的全局最大值和全局最小值，从数据集中采样部分数据记录构成采样数据集，根据采样数据集在各可检索维度上的取值以及该维度的全局最大值和全局最小值，计算各可检索维度的分位数数组，分位数数组包含了可搜索维度中的多个分位数；

(3)对于数据集中的每条记录，将记录各维度的取值x归一化到[0,1]范围之间；对于记录的每一个可检索维度的取值x，根据相应维度的分位数数组，计算x所处于的分位数区间，如果x的取值在分位数数组中a％分位数与b％分位数范围之间，则将x归一化到[a/100％,b/100％]范围之间，并用归一化后的值替换取值x，从而得到归一化数据集；

(4)根据归一化数据集，通过迭代搜索合适的立方体编码系统层次数L，在第L轮迭代中，将整个数据值域空间平均划分为2^dL个立方体单元，其中d是数据集可检索维度数量；根据立方体单元取值范围与归一化的数据记录取值的包含关系，将数据记录分配到相应的立方体单元中；如果立方体单元所包含记录数量的最大值小于等于指定阈值，则迭代过程停止，此时的迭代轮数即为立方体编码系统层次数；

(5)对于归一化数据集中的每一条记录，根据该记录在各个立方体层次上所属的立方体单元，生成立方体编码集合；

(6)对归一化数据集中的数据记录按该数据记录在最后一个立方体层次的立方体编码进行分组，将具有相同立方体编码的记录分为一组，为每一组记录构造立方格，记录的立方体编码构成立方格的键，每一组的记录内容构成立方格的值，对立方格的值进行加密，形成加密的立方格索引；

(7)根据加密的立方格索引，构造k叉树结构，k为任意大于等于2的正整数，k叉树中的每个节点有至多k个子节点，k叉树的叶节点数量与立方格数量相同，每一个叶节点对应一个不同的立方格；

(8)为k叉树的每个树节点附加一个布隆过滤器，对于每个树节点，将该树节点所覆盖的叶节点对应的立方格的所有立方体编码插入到布隆过滤器中；

(9)为k叉树中的每个树节点生成节点哈希签名，节点哈希签名与该树节点的布隆过滤器的内容、该树节点的所有子节点的节点哈希签名有关；

(10)加密的立方格索引、k叉树和立方体编码系统层次数共同构成了该数据集的用于密文范围检索结果完备性验证的验证数据结构，将该验证数据结构上传至云数据库；同时将验证数据结构的摘要信息共享至客户，客户进行校验及查询。

2.根据权利要求1所述的构建密文范围检索结果完备性验证数据结构的方法，其特征在于，步骤(3)中在将一条记录进行归一化时，对于该记录的每一个可检索维度的取值x，在该维度的分位数数组q中查找满足条件q[y]≤x≤q[y+1]的最小数组下标y，计算下标y在分位数数组中对应的分位数为和其中|q|是分位数数组q包含的元素数量，根据公式计算x的归一化值norm(x)，归一化后的值norm(x)的取值范围在[0,1]之间。

3.根据权利要求1所述的构建密文范围检索结果完备性验证数据结构的方法，其特征在于，步骤(5)中为记录生成立方体编码时，为每个立方体层次中的所有立方体生成唯一的编号，记录的立方体编码与立方体层次数以及记录在该层次所属的立方体编号相关。

4.根据权利要求1所述的构建密文范围检索结果完备性验证数据结构的方法，其特征在于，步骤(7)中构造k叉树的过程采用自底层，即叶节点所在层向上逐层构造的方式，对于某一层的树节点，以k个为一组分组，为每组节点创建一个新的树节点，这组节点均是新创建的树节点的子节点，逐层构造树节点直到某一层中只有一个树节点为止。