一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法技术

本申请公开了一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法，首先生成若干个随机化数对；利用这些数对对模幂运算任务进行盲化和转换，得到目标任务，以实现对底数或指数的逻辑拆分和盲化，保护用户隐私；将目标任务分割为多个子任务，且分割过程基于二进制形式实现，进一步降低了边缘服务器的计算量；最终合并各个边缘服务器的计算结果，并根据前述转换关系对合并得到的目标结果进行验证，以确保结果的正确性。实现了降低计算延时，保护用户隐私，并保证结果可验证的目的。此外，本申请还提供了一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算装置、设备及可读存储介质，其技术效果与上述方法的技术效果相对应。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法
本申请涉及计算机
，特别涉及一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法、装置、设备及可读存储介质。
技术介绍
模幂运算是加密和签名系统中最基础的运算，由于模幂运算需要较大的计算成本，因此很多场景下需要将模幂运算任务外包会给云完成。外包使得资源受限制的用户能够将计算量大的计算任务交付给云上的服务器进行处理，减轻了个人计算的负担，避免了用户对本地软硬件和维护的大量投入。在目前的模幂外包方案中，大部分都是将模幂运算任务外包给具有强大计算能力和存储能力的云服务器。云计算将数据和数据处理集中在云服务器上，是单节点上的集中式计算。但这些云服务器通常离用户很遥远，传输时延高，不能满足一些物联网设备实时性的要求。在工业、医疗、车联网等领域，存在大量的对实时性要求强和安全可靠性要高的物联网应用，云计算架构并不适用。边缘计算可以很好的解决这一问题。边缘计算中的节点在网络拓扑中位置更低，距离终端用户更近，数据传输具有极低时延。而且边缘计算比云计算更加可靠，当某一区域服务异常时，用户请求可以快速转向其他临近区域。但是，边缘计算中的节点仅有有限的计算资源和存储资源，基于云的外包方案不适用于边缘计算。因此，一方面，基于边缘计算设计模幂外包方案是十分有意义的；另一方面，如何降低边缘服务器的计算量十分重要。此外，边缘服务器可能是不诚实的和好奇的，外包数据可能包含有用户的敏感数据，边缘节点可能返回错误的结果，因此，如何保证用户隐私性并实现对结果的验证，是非常重要的。综上，针对云服务器延时较高的问题，如何基于边缘计算设计一个可以验证结果的正确性并保护用户的隐私性的模幂运算外包方案，以降低延时，是亟待本领域解决的问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法、装置、设备及可读存储介质，用以解决当前的模幂运算外包方案将计算任务外包给云服务器，导致延时较高的问题。其具体方案如下：第一方面，本申请提供了一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法，包括：生成多个随机化数对；利用所述多个随机化数对，对模幂运算任务进行盲化和转换，得到目标任务；基于二进制形式对所述目标任务进行分割，得到多个子任务；将所述子任务发送至边缘服务器，并从所述边缘服务器获取所述子任务的计算结果，其中所述子任务与所述边缘服务器一一对应；对所述多个子任务的计算结果进行合并，得到目标结果；根据所述模幂运算任务与所述目标任务之间的转换关系，对所述目标结果进行验证，若验证通过，则得到模幂运算结果。优选的，在底数固定指数可变的情况下，所述生成多个随机化数对；利用所述多个随机化数对，对模幂运算任务进行盲化和转换，得到目标任务，包括：生成4个随机化数对：其中，u为随机化的底数，k1,k2,k3,k4均为随机化的指数；生成随机整数r∈(2,11)；根据所述4个随机化数对，将模幂运算任务中的ua和ura分别转换为和其中t1＝(a-k1)/k2modq，t2＝(ra-k3)/k4modq；根据转换结果，确定目标任务为和优选的，在底数固定指数可变的情况下，所述基于二进制形式对所述目标任务进行分割，得到多个子任务，包括：将所述目标任务中的分割成k份，得到第一分割结果，所述第一分割结果为：其中k为边缘服务器的总数量，pi＝iL/k，L为指数t1的比特长度；将所述目标任务中的分割成k份，得到第二分割结果，所述第二分割结果为：其中k为边缘服务器的总数量，oi＝iJ/k，J为指数t2的比特长度；根据所述第一分割结果和所述第二分割结果，确定待分配给第i个边缘服务器的子任务为和优选的，在底数固定指数可变的情况下，在所述将所述子任务发送至边缘服务器之后，还包括：第i个边缘服务器接收到相应的子任务之后，根据第一边缘计算公式生成计算结果d1,i和d2,i，所述第一边缘计算公式如下：其中，i∈[1,k]。优选的，在底数固定指数可变的情况下，所述对所述多个子任务的计算结果进行合并，得到目标结果；根据所述模幂运算任务与所述目标任务之间的转换关系，对所述目标结果进行验证，包括：根据合并公式对所述多个子任务的计算结果进行合并，得到目标结果，所述合并公式为：根据所述模幂运算任务与所述目标任务之间的转换关系，利用验证公式对所述目标结果进行验证，所述验证公式为：优选的，在底数指数均可变的情况下，所述生成多个随机化数对；利用所述多个随机化数对，对模幂运算任务进行盲化和转换，得到目标任务，包括：生成6个随机化数对：其中，g为随机化的底数，k1,k2,k3,k4,k5,k6均为随机化的指数；生成随机整数r∈(2,11)；根据所述6个随机化数对，将模幂运算任务中的ua和ura分别转换为和其中，t1＝(-k3-k1a)/k2modq，t2＝(-k6-k4ra)/k5modq；根据转换结果，确定目标任务为优选的，在底数指数均可变的情况下，所述基于二进制形式对所述目标任务进行分割，得到多个子任务，包括：将所述目标任务中的分割成k份，得到第三分割结果，所述第三分割结果为：其中k为边缘服务器的总数量，pi＝L(1-λi)/1-λk，λ＝φ/(2+φ)，φ为一次模乘与模幂的比值；将分成k份，分别得到第四分割结果、第五分割结果、第六分割结果；根据所述第三分割结果、第四分割结果、第五分割结果、第六分割结果，确定待分配给第i个边缘服务器的子任务。第二方面，本申请提供了一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算装置，包括：数对生成模块：用于生成多个随机化数对；任务转换模块：用于利用所述多个随机化数对，对模幂运算任务进行盲化和转换，得到目标任务；任务分割模块：用于基于二进制形式对所述目标任务进行分割，得到多个子任务；任务计算模块：用于将所述子任务发送至边缘服务器，并从所述边缘服务器获取所述子任务的计算结果，其中所述子任务与所述边缘服务器一一对应；结果合并模块：用于对所述多个子任务的计算结果进行合并，得到目标结果；结果认证模块：用于根据所述模幂运算任务与所述目标任务之间的转换关系，对所述目标结果进行验证，若验证通过，则得到模幂运算结果。第三方面，本申请提供了一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算设备，包括：存储器：用于存储计算机程序；处理器：用于执行所述计算机程序，以实现如上所述的基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法的步骤。第四方面，本申请提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如上所述的基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法的步骤。本申请所提供的一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法，包括：生成多个随机化数对；利用多个随机化数对，对模幂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法，其特征在于，包括：/n生成多个随机化数对；/n利用所述多个随机化数对，对模幂运算任务进行盲化和转换，得到目标任务；/n基于二进制形式对所述目标任务进行分割，得到多个子任务；/n将所述子任务发送至边缘服务器，并从所述边缘服务器获取所述子任务的计算结果，其中所述子任务与所述边缘服务器一一对应；/n对所述多个子任务的计算结果进行合并，得到目标结果；/n根据所述模幂运算任务与所述目标任务之间的转换关系，对所述目标结果进行验证，若验证通过，则得到模幂运算结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的分布式外包模幂运算方法，其特征在于，包括：
生成多个随机化数对；
利用所述多个随机化数对，对模幂运算任务进行盲化和转换，得到目标任务；
基于二进制形式对所述目标任务进行分割，得到多个子任务；
将所述子任务发送至边缘服务器，并从所述边缘服务器获取所述子任务的计算结果，其中所述子任务与所述边缘服务器一一对应；
对所述多个子任务的计算结果进行合并，得到目标结果；
根据所述模幂运算任务与所述目标任务之间的转换关系，对所述目标结果进行验证，若验证通过，则得到模幂运算结果。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在底数固定指数可变的情况下，所述生成多个随机化数对；利用所述多个随机化数对，对模幂运算任务进行盲化和转换，得到目标任务，包括：
生成4个随机化数对：其中，u为随机化的底数，k1,k2,k3,k4均为随机化的指数；
生成随机整数r∈(2,11)；
根据所述4个随机化数对，将模幂运算任务中的ua和ura分别转换为和其中t1＝(a-k1)/k2modq，t2＝(ra-k3)/k4modq；
根据转换结果，确定目标任务为和


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在底数固定指数可变的情况下，所述基于二进制形式对所述目标任务进行分割，得到多个子任务，包括：
将所述目标任务中的分割成k份，得到第一分割结果，所述第一分割结果为：其中k为边缘服务器的总数量，L为指数t1的比特长度；
将所述目标任务中的分割成k份，得到第二分割结果，所述第二分割结果为：其中k为边缘服务器的总数量，J为指数t2的比特长度；
根据所述第一分割结果和所述第二分割结果，确定待分配给第i个边缘服务器的子任务为和


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在底数固定指数可变的情况下，在所述将所述子任务发送至边缘服务器之后，还包括：
第i个边缘服务器接收到相应的子任务之后，根据第一边缘计算公式生成计算结果d1,i和d2,i，所述第一边缘计算公式如下：






其中，i∈[1,k]。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在底数固定指数可变的情况下，所述对所述多个子任务的计算结果进行合并，得到目标结果；根据所述模幂运算任务与所述目标任务之间的转换关系，对所述目标结果进行验证，包括：
根据合并公式对所述多个子任务的计算结果进行合并，得到目标结果，所述合并公式为：






根据所述模幂运算任务与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于佳，李洪军，郝蓉，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37