基于全同态加密的高精度密文比较方法技术

本申请涉及信息安全技术领域，特别涉及一种基于全同态加密的高精度密文比较方法，该方法包括：获取客户端发送的待比较的第一密文和第二密文，根据第一密文和第二密文得到差值密文，并移除差值密文的低位，完成精度转化，得到满足第一预设精度的MSB，基于预设的TFHE查找表，对满足第一预设精度的MSB进行可编程自举PBS操作，得到密文结果，并将密文结果发送至客户端，以通过客户端解密后得到明文比较结果。由此，解决了同态加密技术无法实现高精度的密文比较，从而限制了同态加密的应用等问题，不仅保证了数据外包场景下数据不被泄露，保护用户隐私，而且能够在密文数据上进行任意精度的密文比较。密文比较。密文比较。

【技术实现步骤摘要】
基于全同态加密的高精度密文比较方法


[0001]本申请涉及信息安全
，特别涉及一种基于全同态加密的高精度密文比较方法。

技术介绍

[0002]随着数字化和信息化的快速发展，以区块链、5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)、物联网、云计算、人工智能等为代表的新一代信息技术与国民日常生活的深度融合，大量的个人数据被外包到外部数据库进行采集、加工、处理、流转。从而，数据隐私的保护已经成为了互联网时代不可避免的问题。在传统的数据存储和处理方式中，数据很容易受到各种威胁，如黑客攻击、恶意软件、数据泄露等。为了保护个人隐私，各国政府、各大组织和个人都采取相应措施来保护个人隐私。目前，我们迫切需要一种可公开验证的技术在保证数据计算的情况下不泄露用户的个人隐私数据。
[0003]全同态加密是指可以在密文状态下进行计算，得到的结果和在明文状态下进行计算得到的结果相同的加密技术，它可以有效解决数据隐私问题，同时也可以降低数据处理和存储的成本，并且已经应用于数据外包场景下的加密决策树推理、加密数据库查询和加密神经网络推理等应用场景中。
[0004]然而，由于目前同态密文的比较方案精度较低，在数据外包场景仍然只能满足低精度需求，还无法实现高精度隐私计算，亟待解决。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种基于全同态加密的高精度密文比较方法、装置、电子设备及存储介质，以解决同态加密技术无法实现高精度的密文比较，从而限制了同态加密的应用等问题，提出了一种基于全同态加密的高精度密文比较方案，实现在密文上的高精度比较操作，并可以应用于加密决策树、加密数据库和加密神经网络等应用中，在数据外包的场景下，保护用户个人隐私。
[0006]本申请第一方面实施例提供一种基于全同态加密的高精度密文比较方法，包括以下步骤：
[0007]获取客户端发送的待比较的第一密文和第二密文；
[0008]根据所述第一密文和所述第二密文得到差值密文，并移除所述差值密文的低位，完成精度转化，得到满足第一预设精度的MSB(The Most Significant Bit，最高有效位)；以及
[0009]基于预设的TFHE(Fully Homomorphic Encryption over the Torus，环面上全同态加密)查找表，对所述满足第一预设精度的MSB进行可编程自举PBS(Programmable Bootstrap，可编程自举操作)操作，得到密文结果，并将所述密文结果发送至所述客户端，以通过所述客户端解密后得到明文比较结果。
[0010]进一步地，在一些实施例中，所述根据所述第一密文和所述第二密文得到差值密文，包括：
[0011]获取所述第一密文和第一整数的第一和值，以及所述第二密文和第二整数的第二和值；
[0012]根据所述第一和值和所述第二和值的差值得到所述差值密文。
[0013]进一步地，在一些实施例中，所述第一密文和所述第二密文均由所述客户端基于预设的加密公式加密得到，其中，所述预设的加密公式为：
[0014]TFHE(m)＝(a，b)＝(a，
‑
a
T
s+Δm+e)Δ＝q/p；
[0015]其中，TFHE为同态加密算法，明文m∈Z
p
为客户端的个人隐私数据，随机向量b为部分密文，私钥为客户端生成的个人私钥，e为高斯噪声，Δ为缩放因子，q为密文模数，p为明文模数。。
[0016]进一步地，在一些实施例中，所述通过所述客户端解密后得到明文比较结果，包括：
[0017]基于预设的解密公式，通过所述客户端解密后得到明文比较结果，其中，所述预设的解密公式为：
[0018][0019]其中，m为明文，b为部分密文，随机向量私钥为客户端生成的个人私钥，Δ为缩放因子，q为密文模数，p为明文模数。
[0020]进一步地，在一些实施例中，所述移除所述差值密文的低位，完成精度转化，得到满足第一预设精度的MSB，包括：
[0021]剔除所述差值中低于第二预设精度的信息，得到所述满足第一预设精度的MSB。
[0022]本申请第二方面实施例提供一种基于全同态加密的高精度密文比较装置，包括：
[0023]获取模块，用于获取客户端发送的待比较的第一密文和第二密文；
[0024]转化模块，用于根据所述第一密文和所述第二密文得到差值密文，并移除所述差值密文的低位，完成精度转化，得到满足第一预设精度的MSB；以及
[0025]比较模块，用于基于预设的TFHE查找表，对所述满足第一预设精度的MSB进行可编程自举PBS操作，得到密文结果，并将所述密文结果发送至所述客户端，以通过所述客户端解密后得到明文比较结果。
[0026]进一步地，在一些实施例中，所述转化模块，具体用于：
[0027]获取所述第一密文和第一整数的第一和值，以及所述第二密文和第二整数的第二和值；
[0028]根据所述第一和值和所述第二和值的差值得到所述差值密文。
[0029]进一步地，在一些实施例中，所述第一密文和所述第二密文均由所述客户端基于预设的加密公式加密得到，其中，所述预设的加密公式为：
[0030]TFHE(m)＝(a，b)＝(a，
‑
a
T
s+Δm+e)Δ＝q/p；
[0031]其中，TFHE为同态加密算法，明文m∈Z
p
为客户端的个人隐私数据，随机向量b为部分密文，私钥为客户端生成的个人私钥，e为高斯噪声，Δ为缩放因子，q
为密文模数，p为明文模数。。
[0032]进一步地，在一些实施例中，所述比较模块，具体用于：基于预设的解密公式，通过所述客户端解密后得到明文比较结果，其中，所述预设的解密公式为：
[0033][0034]其中，m为明文，b为部分密文，随机向量私钥为客户端生成的个人私钥，Δ为缩放因子，q为密文模数，p为明文模数。
[0035]进一步地，在一些实施例中，所述转化模块，还用于：剔除所述差值中低于第二预设精度的信息，得到满足第一预设精度的MSB。
[0036]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的基于全同态加密的高精度密文比较方法。
[0037]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的基于全同态加密的高精度密文比较方法。
[0038]由此，本申请利用TFHE同态加密方案，将同态密文比较方案转换成最高有效位(Most Significant Bit，简称MSB)提取方案，并迭代使用TFHE的查找表LUT(Look Up Table，显示查找表)运算将高精度密文MSB抽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全同态加密的高精度密文比较方法，其特征在于，包括以下步骤：获取客户端发送的待比较的第一密文和第二密文；根据所述第一密文和所述第二密文得到差值密文，并移除所述差值密文的低位，完成精度转化，得到满足第一预设精度的MSB；以及基于预设的TFHE查找表，对所述满足第一预设精度的MSB进行可编程自举PBS操作，得到密文结果，并将所述密文结果发送至所述客户端，以通过所述客户端解密后得到明文比较结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一密文和所述第二密文得到差值密文，包括：获取所述第一密文和第一整数的第一和值，以及所述第二密文和第二整数的第二和值；根据所述第一和值和所述第二和值的差值得到所述差值密文。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一密文和所述第二密文均由所述客户端基于预设的加密公式加密得到，其中，所述预设的加密公式为：TFHE(m)＝(a，b)＝(a，
‑
a
T
s+Δm+e)Δ＝q/p；其中，TFHE为同态加密算法，明文m∈Z
p
为客户端的个人隐私数据，随机向量b为部分密文，私钥为客户端生成的个人私钥，e为高斯噪声，Δ为缩放因子，q为密文模数，p为明文模数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述客户端解密后得到明文比较结果，包括：基于预设的解密公式，通过所述客户端解密后得到明文比较结果，其中，所述预设的解密公式为：其中，m为明文，b为部分密文，随机向量私钥为客户端生成的个人私钥，Δ为缩放因子，q为密文模数，p为明文模数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移除所述差值密文的低位，完成精度转化，得到满足第一预设精度的MSB，包括：剔除所述差值中低于第二预设精度的信息，得到所述满足第一预...

【专利技术属性】
技术研发人员：边松，关振宇，张舟，金意儿，潘豪文，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：