[发明专利]一种公开可验证的外包统计方法

摘要

本发明公开了一种公开可验证的外包统计方法，包含数据拥有者、外包服务器和请求者三个实体，首先数据拥有者将数据上传到外包服务器，然后外包服务器按请求者的需求统计数据，最后请求者检测验证统计结果有效性。本发明允许请求者在不将大量数据下载到本地的情况下对数据进行各种统计操作，具有较好的安全性、高效性、函数独立性和可变性，一方面请求者可以验证外包服务器返回的响应的正确性，而且计算与通信的开销与验证方所输入的数据量无关，算法时间复杂度维持在O(1)范围内，另一方面数据拥有者可以在不需要了解将被计算的函数细节的情况下进行数据外包；另外，函数既可以对数据整体进行统计，也可以对部分数据进行统计。

主权项

一种公开可验证的外包统计方法，其特征在于：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,…,mn；S2数据拥有者通过建立密码系统得到完整的系统参数{e,G1,G2,q,g,g1,g2,pk,h1,h2}以及私钥sk，并将系统参数进行公开；其中，G＝{e,G1,G2,q}，G1和G2是两个阶为素数q的乘法循环群，e:G1×G1→G2表示的是一个双线性映射，g,g1,g2为G1群内的3个随机数生成元；h1和h2为两个不同的Hash函数，有和私钥sk是域中的一个随机数s，公钥pk根据私钥sk计算得出；S3数据拥有者使用私钥sk对数据mi和数据索引i进行签名得到签名σi，并将三元组(mi,i,σi)发送至外包服务器；S4所述外包服务器在收到数据拥有者传送的数据后，通过检验算法验证每条数据mi对应的签名σi是否有效：若验证无效，在丢弃的同时通知数据拥有者重新上传，若验证有效，继续执行步骤S5；所述外包服务器通过检验算法验证每条数据mi对应的签名σi是否有效的方法为：分别计算和e(σi,g)，即与公钥pk进行双线性对映射以及签名σi与g进行双线映射，然后对两者进行比较，如果两者相等，则表明签名σi有效，否则无效；S5请求者向外包服务器发送统计请求，统计请求中包括统计类型、请求进行统计的数据的索引；S6外包服务器按照请求者的统计请求进行相应的统计计算，并对请求者请求进行统计的数据签名进行运算处理，然后将统计结果以及对签名的运算处理结果返回给请求者；所述外包服务器在接收到请求者的统计请求后就会开始进行相应的统计计算，并不需要请求者下载数据；请求者可以发起的统计类型包括求和、加权求和、平方和以及加权平方和，对应的统计计算方法和签名的运算处理方法如下：求和：外包服务器根据请求者指定的数据索引为i对相应的数据mi进行求和统计得并对相应的签名σi进行连乘然后将(res,π)反馈给请求者；加权求和：外包服务器依据请求者指定的数据索引i和权值ci对相应的数据mi进行加权求和，得到同时求每一个签名σi对应的权值次幂并将所有求得的权值次幂连乘起来得到然后将(res,π)反馈给请求者；平方和：外包服务器根据请求者指定的数据索引i对相应的数据mi依次进行以下计算：1)求平方和得到2)将每一个数据索引值i输入给h1(i)，并将输出值作为mi的权值进行加权求和，得到3)将每一个数据索引值i输入给h2(i)，并将输出值作为mi的权值进行加权求和，得到4)将2)中的所述输出值作为签名σi的幂并进行连乘，得到5)将3)中的所述输出值作为签名σi的幂并进行连乘，得到6)将mi作为签名σi的幂并进行连乘，得到计算完成后将(res,res1,res2,π1,π2,π3)反馈给请求者；加权平方和：外包服务器根据请求者指定的数据索引i以及权值ci对相应的数据mi依次进行以下计算：(a)求加权平方和得到(b)将每一个数据索引值i输入给h1(i)，并将该输出值与权值ci的乘积作为mi的权值进行加权求和，得到(c)将每一个数据索引值i输入给h2(i)，并将该输出值与权值ci的乘积作为mi的权值进行加权求和，得到(d)将(b)中所述输出值与权值ci的乘积作为签名σi的幂并进行连乘，得到(e)将步骤(c)中所述输出值与权值ci的乘积作为签名σi的幂并进行连乘，得到(f)将数据mi与对应的权值ci的乘积作为签名σi的幂进行连乘，得到完成后将(res,res1,res2,π1,π2,π3)反馈给请求者；S7请求者接收到外包服务器返回的统计结果后，利用数据拥有者所公开的系统参数对统计结果的有效性进行验证。