CN113965314B - 同态加密处理方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种同态加密处理方法及相关设备，方法包括：读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，所述P为正整数；检测所述第一零密文是否为新的零密文；在所述第一零密文为新的零密文时，根据所述第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文；在所述第一零密文不为新的零密文时，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，所述Q为小于或等于所述P的正整数；根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文。采用本申请实施例可以提升同态加密效率。

Description

同态加密处理方法及相关设备

技术领域

本申请涉及数据加密技术领域，具体涉及一种同态加密处理方法及相关设备。

背景技术

近年来，学术界和工业界开始使用联邦学习的方案来解决这样问题。联邦学习利用密码学、机器学习等知识，力求在保证数据隐私安全及合法合规的前提下提升AI模型的实际效果。同态加密因为其支持在密文上的直接计算，已成为业界联邦学习中使用最为广泛的隐私保护技术。

同态加密中，对明文的加密过程包含大量的乘法循环群上的大数模乘法和模幂运算，使得加密过程十分耗时。目前有很多在同态加密计算层面的优化，如减小秘钥长度，使的参与运算的大数变小、或者替换为计算速度更快的加密方案，这通常会损失一定的精度和安全性；此外还有通过多进程、分布式、设计特定的加密计算芯片等基于硬件的优化，对使用者的硬件储备和提供能力有一定的要求。因此，如何提升同态加密效率的问题亟待解决。

发明内容

本申请实施例提供了一种同态加密处理方法及相关设备，可以提升同态加密效率。

第一方面，本申请实施例提供一种同态加密处理方法，所述方法包括：

读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，所述P为正整数；

检测所述第一零密文是否为新的零密文；

在所述第一零密文为新的零密文时，根据所述第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文；

在所述第一零密文不为新的零密文时，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，所述Q为小于或等于所述P的正整数；

根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文。

第二方面，本申请实施例提供了一种同态加密处理装置，所述装置包括：零密文获取单元、检测单元、第一加密单元和第二加密单元，其中，

所述零密文获取单元，用于读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，所述P为正整数；

所述检测单元，用于检测所述第一零密文是否为新的零密文；

所述第一加密单元，用于在所述第一零密文为新的零密文时，根据所述第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文；

所述第二加密单元，用于在所述第一零密文不为新的零密文时，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，所述Q为小于或等于所述P的正整数；以及根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器、存储器、通信接口以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置由上述处理器执行，上述程序包括用于执行本申请实施例第一方面中的步骤的指令。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中，上述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，上述计算机程序使得计算机执行如本申请实施例第一方面中所描述的部分或全部步骤。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，其中，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本申请实施例第一方面中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。

第六方面，本申请实施例提供一种同态加密处理***，该同态加密处理***包括：同态加密应用***、密钥生成中心、密文存储中心和零密文***，其中，上述同态加密处理***用于执行如本申请实施例第一方面中所描述的部分或全部步骤。

实施本申请实施例，具备如下有益效果：

可以看出，本申请实施例中所描述的同态加密处理方法及相关设备，通过读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，P为正整数，检测第一零密文是否为新的零密文，在第一零密文为新的零密文时，根据第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文，在第一零密文不为新的零密文时，从P个第二零密文中选取Q个第二零密文，Q为小于或等于P的正整数，根据Q个第二零密文对待加密明文进行加密，得到第二密文，在同态加密过程中，由于采用零密文实现加密，可以将加密过程中的模幂运算替换为模乘法运算，减少直接的模幂运算，实现高效无损的同态加密，提升了加密效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种用于实现同态加密处理方法的同态加密处理***的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种同态加密处理方法的流程示意图；

图3是本申请实施例提供的一种矩阵分割的演示示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种同态加密处理方法的流程示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种同态加密处理方法的流程示意图；

图6是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种同态加密处理装置的功能单元组成框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请实施例所描述电子设备可以包括智能手机（如Android手机、iOS手机、Windows Phone手机等）、平板电脑、掌上电脑、行车记录仪、交通指挥平台、服务器、笔记本电脑、移动互联网设备（MID，Mobile Internet Devices）或穿戴式设备（如智能手表、蓝牙耳机）等，上述仅是举例，而非穷举，包含但不限于上述电子设备，该电子设备也可以为云服务器。

下面对本申请实施例进行详细介绍。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种用于实施同态加密处理方法的同态加密处理***的结构示意图，如图所示，本同态加密处理***包括：同态加密应用***、密钥生成中心、密文存储中心和零密文***。

其中，密钥生成中心用于生成公钥。密钥生成中心可以独立于同态加密应用***，或者，密钥生成中心集成于同态加密应用***。密文存储中心可以独立于同态加密应用***，或者，密文存储中心集成于同态加密应用***。零密文***可以独立于同态加密应用***，或者，零密文***集成于同态加密应用***。当然，同态加密应用***、密钥生成中心、密文存储中心和零密文***之间可以相互独立。零密文***可以为线上***或者离线***。同态加密应用***可以为线上***。密文存储中心可以包括以下至少一种：磁盘、数据库redis、分布式文件***（hadoop distributed file system，HDFS）等等，在此不做限定。

其中，同态加密应用***可以为适用于同态加密的任一***，该同态加密应用***可以包括以下至少一种：联邦学习***、机密计算***、隐私计算***等等，在此不做限定。

基于上述同态加密处理***，可以用于执行如下步骤：

读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，所述P为正整数；

检测所述第一零密文是否为新的零密文；

在所述第一零密文为新的零密文时，根据所述第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文；

在所述第一零密文不为新的零密文时，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，所述Q为小于或等于所述P的正整数；

根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文。

可以看出，本申请实施例，通过读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，P为正整数，检测第一零密文是否为新的零密文，在第一零密文为新的零密文时，根据第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文，在第一零密文不为新的零密文时，从P个第二零密文中选取Q个第二零密文，Q为小于或等于P的正整数，根据Q个第二零密文对待加密明文进行加密，得到第二密文，在同态加密过程中，由于采用零密文实现加密，可以将加密过程中的模幂运算替换为模乘法运算，减少直接的模幂运算，实现高效无损的同态加密，提升了加密效率。

请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种同态加密处理方法的流程示意图，应用于图1所示的同态加密处理***，如图所示，本同态加密处理方法包括：

201、读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，所述P为正整数。

其中，本申请实施例中，零密文可以为通过公钥对0进行加密后得到的密文。第一零密文可以是由同态加密应用***通过公钥对0进行加密得到的。第一零密文的数量可以为X个，X为正整数，X可以为1、2、3等等，在此不做限定。当然，同态加密应用***也可以通过公钥实现其他加密功能。

具体实现中，可以读取第一零密文，以及获取最近保留的P个第二零密文，P为正整数，例如，P可以为10，第一零密文可以与第二零密文存储在不同的位置。例如，第一零密文可以存储在同态加密应用***中，第二零密文可以存储在密文存储中心。当然，第一零密文、第二零密文也可以存储在同一个位置，例如，两者都存储在密文存储中心或者同态加密应用***。

具体实现中，同态加密应用***、密钥生成中心、密文存储中心和零密文***均可以位于服务器或者电子设备（客户端）。例如，同态加密应用***、密钥生成中心、密文存储中心和零密文***中的部分***位于服务器，另外部分***位于电子设备（客户端）。

当然，密钥生成中心的数量可以为1个或者2个，在密钥生成中心为1个的时候，其可以位于服务器或者电子设备，在密钥生成中心为2个的时候，其可以是一个位于服务器，一个位于电子设备。

举例说明下，同态加密应用***可以设置于服务器，零密文***可以设置于电子设备（客户端），电子设备可以在连接服务器之前或者发起连接的时候，零密文***可以生成相应的零密文，密钥生成中心可以设置于服务器或者电子设备，其用于存储零密文***生成的零密文，由于零密文分别存储于云服务器以及电子设备，丰富了零密文的来源，也丰富了零密文的随机性，进而进一步提升加密安全性。

可选的，上述步骤201，获取最近保留的P个第二零密文，可以包括如下步骤：

从密文存储中心获取所述P个第二零密文，所述密文存储中心中预先存储M个第二零密文，所述M个第二零密文中的每一第二零密文均由零密文***通过公钥对0进行加密得到，所述M为大于或等于P的正整数。

其中，本申请实施例中，密文存储中心可以存储M个第二零密文，M为大于或等于P的整数，可以随机从M个第二零密文中选取P个第二零密文，或者，也可以选取最近生成的P个第二零密文。第二零密文可以由零密文***通过公钥对0进行加密得到，P个第二零密文为不同的零密文。

可选的，所述公钥为同态加密公钥，该公钥由密钥生成中心生成。

其中，本申请实施例中，公钥为同态加密公钥，该公钥由密钥生成中心生成，公钥可以分配传递给零密文***以及同态加密应用***。零密文***用于基于公钥对0进行加密，以产生第二零密文。同态加密应用***可以基于公钥对0进行加密，得到第一零密文或者第二零密文，还可以基于公钥实现其他加密功能。

可选的，所述零密文***为离线***或者线上***。

其中，零密文***可以为线上***，例如，其可以实时生成零密文，或者，零密文***可以为离线***，其可以预先在离线状态下生成零密文，将这些零密文保存在密文存储中心。

202、检测所述第一零密文是否为新的零密文。

具体实现中，可以检测第一零密文是否是被使用过的零密文，如果被使用过，则说明第一零密文不是新的零密文，如果未被使用过，则说明第一零密文是新的零密文，上述被使用过是指第一零密文被用来对明文进行加密。

203、在所述第一零密文为新的零密文时，根据所述第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文。

其中，本申请实施例中，待加密明文可以为文字或者字符，其表现形式可以包括以下至少一种形式：数、向量、矩阵等等，在此不做限定。具体实现中，可以将第一零密文与待加密明文进行相加，得到第一密文。例如，同态加密应用***为联邦学习***时，则第一密文能够用于联邦学习训练。

其中，待加密明文可以为一维数据或者多维数据，例如，待加密明文可以为图像编码数据，又例如，待加密明文可以为音频编码数据，又例如，待加密明文可以为重要隐私数据，又例如，待加密明文可以为互联网金融数据。

具体实现中，在第一零密文为新的零密文时，由于新的零密文未被使用过，则可以根据第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文。

204、在所述第一零密文不为新的零密文时，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，所述Q为小于或等于所述P的正整数。

其中，在第一零密文不为新的零密文时，可以从P个第二零密文中随机或者有序选取Q个第二零密文，Q为小于或等于P的正整数。上述有序可以为密文存储时间先后顺序或者密文的存储地址的先后顺序。

可选的，上述步骤204，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，可以包括如下步骤：

41、获取所述待加密明文的目标属性信息；

42、确定与所述目标属性信息对应的第二零密文的分配数量，得到Q；

43、从所述P个第二零密文中选取所述Q个第二零密文。

其中，本申请实施例中，目标属性信息可以包括以下至少一种：明文类型、明文长度、明文重要等级等等，在此不做限定。明文类型可以包括以下至少一种：数、向量、矩阵等等，在此不做限定。

具体实现中，可以预先存储预设的属性信息与第二零密文的分配数量之间的映射关系。在获取到待加密明文的目标属性信息之后，可以根据该映射关系确定目标属性信息对应的分配数量，即Q，进而，可以从P个第二零密文中选取Q个第二零密文，如此，可以基于明文的属性分配相应的零密文，可以实现数据动态加密。例如，向量与矩阵，其对应的需要的第二零密文数量不一样。

205、根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文。

其中，本申请实施例，例如，在Q为1时，则可以将第二零密文与待加密明文进行相加，得到第二密文。又例如，在Q大于1时，则可以将待加密明文划分为Q段，每一段对应一个第二零密文，将每一第二零密文与相应段的待加密明文进行相加，再将这些加密后的明文进行拼接，得到第二密文，如此，可以提升同态加密安全性。接下来，例如，同态加密应用***为联邦学习***时，则第二密文能够用于联邦学习训练。

具体实现中，一旦第一零密文或者第二零密文被使用，则可以由同态加密应用***通过公钥对0加密产生新的零密文进行补充，或者，也可以由零密文***通过公钥对0加密产生新的零密文进行补充。第一零密文以及第二零密文的总数量可以维持在一个预设范围内，预设范围可以预先设置或者***默认。

可选的，上述步骤205，根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文，可以包括如下步骤：

51、将所述待加密明文划分为N个子明文，N为大于1的整数，Q大于或等于N；

52、将所述Q个第二零密文划分为N个零密文组，每一零密文组包括至少一个第二零密文；

53、根据所述N个零密文组对所述N个子明文进行加密，得到N个密文；

54、根据所述N个密文确定所述第二密文。

具体实现中，可以将待加密明文划分为N个子明文，N为大于1的整数，Q大于或等于N，例如，N为一个数时，可以依据位数，将其划分为N个子明文，又例如，N为一个向量时，则可以依据向量的维度将其划分为N个子明文，又例如，N为一个矩阵时，则可以将矩阵分解为N个子矩阵，每一子矩阵可以对应一个子明文，或者，可以将矩阵的规模划分为多个区域，每一区域对应一个矩阵块，如图3所示，一个矩阵（图3中的左图）则可以划分为4个矩阵块（图3中的右图），如矩阵规模为A*B，划分为4个矩阵规模为（A/2）*（B/2）的矩阵块，如图3所示，其中整个矩形可以代表划分之前的矩阵，划分之后的4个矩形可以代表4个矩阵块。

进一步的，可以将Q个第二零密文划分为N个零密文组，每一零密文组包括至少一个第二零密文，再根据N个零密文组对N个子明文进行加密，得到N个密文，例如，每一个子明文可以对应一个零密文组进行加密，最后，可以根据N个密文确定第二密文，如将N个密文进行拼接，得到第二密文，如此，可以提升安全性以及加密效率。

具体实现中，在根据N个零密文组对N个子明文进行加密时，每一零密文组可以对应一个线程或者进程，通过该线程或者进程同步实现零密文组与对应的子明文进行加密，如此，可以进一步提升加密效率。

具体实现中，本申请实施例可以提升同态加密应用领域的效率，如联邦学习的训练。具体实现中，本申请实施例应用于任何涉及到同态加密的场景，例如，互联网中的网络安全、互联网金融、物联网数据安全传输等等，在此不做限定。

举例说明下，如图4所示，以同态加密应用***为联邦学习***时，联邦学习***可以为在线***、零密文***可以为离线***，密钥生成中心用于生产同态加密公钥，将该公钥分别推送给联邦学习***以及零密文***。零密文***利用该公钥对0进行加密，以生成足够多的零密文，将其存入密文存储中心。联邦学习***可以读取零密文，以及从密文存储中心获取最新的10个零密文，检测这些读取的零密文是否有新的零密文，若有，则通过新的零密文对待加密明文进行加密，得到密文，若没，则从最新的10个零密文选取至少一个零密文，利用该至少一个零密文对待加密明文进行加密，得到密文。

具体实现中，考虑到大数的模幂运算是同态加密过程耗时的主要原因，上述本申请实施例，则利用待加密明文和一个特定密文（零密文）间的加法运算对明文进行加密，从而，将加密过程中的模幂运算替换为模乘法运算，减少直接的模幂运算，实现高效无损的同态加密方案，从而提升联邦学习的训练效率。同时，考虑到加密方案的安全性，本申请实施例中，将明文的加密过程拆分成特定密文生成和密文加法两部分，并且该特定密文的生成不依赖待加密的明文数据，因此，可以离线完成。基于该离线的特定密文生成和在线明文加密的随机加密算法，仍可满足选择明文攻击（chosen-plaintext attack，CPA）安全性的要求。

具体实现过程：可以分为离线生成零密文和在线加密两种情况。以下进行详细描述。

针对离线生成零密文，则密钥生成中心可以为一个独立的***，则可以线下利用密钥生成中心生成公钥，并用公钥加密0生成足够的零密文，并存储在密文存储中心，待模型开始训练时直接读取使用。

对于有些联邦学习***，最初的设计是当一个联邦建模开始时，才会生成和同步公钥，此时的密钥生成中心为联邦学习***的一个子模块。在这种情况下，在联邦学习***初始化生成（或接收）公钥后，零密文生成***再利用公钥生成零密文（即对0进行加密），并将零密文存在密文存储中心，待模型训练开始时读取使用。

另外，因为0的加密相较于在线的密文加法慢很多（约慢10-100倍），可能会在联邦学习训练刚开始时，出现密文存储中心的零密文不够用的情况，则可在无新密文生成时，则可以从已有零密文中随机选择一个使用（仍有一定的随机性）。因为这里的零密文***为独立***，可独立于联邦学习***，一直运行生成零密文，所以在模型训练后期一定会有足够的零密文可供使用。

针对在线加密场景，如图4所示，在线加密即可以利用上述离线生成的零密文，与待加密明文直接求和，实现对明文的随机加密。可以包括如下步骤：

1、从密文存储中心读取零密文，并保留最近的10个零密文；

2、当密文存储中心无新的零密文时，从保留的零密文中随机选取一个零密文；

3、待加密明文加上选取的零密文即为该密文的加密结果；

4、利用加密后的数据进行后续的联邦学习训练或其他应用。

本申请实施例则可以实现一种离线生成0的同态密文，即零密文，在线使用零密文加密待加密明文（即直接求和），极大提高数据的加密过程，从而极大提升联邦学习的训练效率。

在同态加密中，加密的主要开销为在乘法循环群上的大数模幂运算，对这一模块进行特定优化可以极大提升计算效率，另外，根据同态加密的同态性，其可以支持明文和密文之间的直接相加得到一个密文，这同样可以看做是对这里明文的一个加密过程。并且这里面不再涉及到模指数运算，而变为一次模乘法运算，效率十分之快。当参与加法运算的密文为0的密文时，相加后得到的密文解密与参与加法运算的明文相等。

另外，因为如果只使用一个0的密文，则数据的加密密文是确定的，不能够满足CPA安全性要求，应尽可能多地生成0的不同密文（同态加密算法一般为随机加密方案，即每次加密0的密文是不同的）。

本申请实施例中，能够减少了实时同态加密中大数模幂运算的数量，极大提升实时同态加密的加密效率。

综上所述，本申请实施例，可以在不损失联邦学习模型精度和安全性的前提下，通过设计支持离线计算的同态加密方案，有效地提升了实时同态加密的效率，进而提升联邦学习的训练效率。

可以看出，本申请实施例中所描述的同态加密处理方法，通过读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，P为正整数，检测第一零密文是否为新的零密文，在第一零密文为新的零密文时，根据第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文，在第一零密文不为新的零密文时，从P个第二零密文中选取Q个第二零密文，Q为小于或等于P的正整数，根据Q个第二零密文对待加密明文进行加密，得到第二密文，在同态加密过程中，由于采用零密文实现加密，可以将加密过程中的模幂运算替换为模乘法运算，减少直接的模幂运算，实现高效无损的同态加密，提升了加密效率。

与上述图2所示的实施例一致地，请参阅图5，图5是本申请实施例提供的一种同态加密处理方法的流程示意图，应用于电子设备，如图所示，本同态加密处理方法包括：

501、读取第一零密文，并从密文存储中心获取P个第二零密文，所述密文存储中心中预先存储M个第二零密文，所述M个第二零密文中的每一第二零密文均由零密文***通过公钥对0进行加密得到，所述M为大于或等于P的正整数，所述P为正整数；所述公钥为同态加密公钥，该公钥由密钥生成中心生成，所述零密文***为离线***。

502、检测所述第一零密文是否为新的零密文。

503、在所述第一零密文为新的零密文时，根据所述第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文。

504、在所述第一零密文不为新的零密文时，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，所述Q为小于或等于所述P的正整数。

505、根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文。

其中，上述步骤501-步骤505的具体描述可以参照上述图2所描述的同态加密处理方法的相应步骤，在此不再赘述。

可以看出，本申请实施例中所描述的同态加密处理方法，利用待加密明文和一个特定密文（零密文）间的加法运算对明文进行加密，从而，将加密过程中的模幂运算替换为模乘法运算，减少直接的模幂运算，实现高效无损的同态加密方案，从而提升联邦学习的训练效率。同时，考虑到加密方案的安全性，本申请实施例中，将明文的加密过程拆分成特定密文生成和密文加法两部分，并且该特定密文的生成不依赖待加密的明文数据，因此，可以离线完成。基于该离线的特定密文生成和在线明文加密的随机加密算法，仍可满足CPA（选择明文攻击）安全性的要求。

与上述实施例一致地，请参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图所示，该电子设备包括处理器、存储器、通信接口以及一个或多个程序，应用于电子设备，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置由上述处理器执行，本申请实施例中，上述程序包括用于执行以下步骤的指令：

读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，所述P为正整数；

检测所述第一零密文是否为新的零密文；

在所述第一零密文为新的零密文时，根据所述第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文；

在所述第一零密文不为新的零密文时，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，所述Q为小于或等于所述P的正整数；

根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文。

可选的，在所述获取最近保留的P个第二零密文方面，上述程序包括用于执行以下步骤的指令：

从密文存储中心获取所述P个第二零密文，所述密文存储中心中预先存储M个第二零密文，所述M个第二零密文中的每一第二零密文均由零密文***通过公钥对0进行加密得到，所述M为大于或等于P的正整数。

可选的，所述公钥为同态加密公钥，该公钥由密钥生成中心生成。

可选的，所述零密文***为离线***或者线上***。

可选的，在所述从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文方面，上述程序包括用于执行以下步骤的指令：

获取所述待加密明文的目标属性信息；

确定与所述目标属性信息对应的第二零密文的分配数量，得到Q；

从所述P个第二零密文中选取所述Q个第二零密文。

可选的，在所述根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文方面，上述程序包括用于执行以下步骤的指令：

将所述待加密明文划分为N个子明文，N为大于1的整数，Q大于或等于N；

将所述Q个第二零密文划分为N个零密文组，每一零密文组包括至少一个第二零密文；

根据所述N个零密文组对所述N个子明文进行加密，得到N个密文；

根据所述N个密文确定所述第二密文。

可以看出，本申请实施例中所描述的电子设备，通过读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，P为正整数，检测第一零密文是否为新的零密文，在第一零密文为新的零密文时，根据第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文，在第一零密文不为新的零密文时，从P个第二零密文中选取Q个第二零密文，Q为小于或等于P的正整数，根据Q个第二零密文对待加密明文进行加密，得到第二密文，在同态加密过程中，由于采用零密文实现加密，可以将加密过程中的模幂运算替换为模乘法运算，减少直接的模幂运算，实现高效无损的同态加密，提升了加密效率。

图7是本申请实施例中所涉及的同态加密处理装置700的功能单元组成框图。该同态加密处理装置700，应用于电子设备，所述装置700包括：零密文获取单元701、检测单元702、第一加密单元703和第二加密单元704，其中，

所述零密文获取单元701，用于读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，所述P为正整数；

所述检测单元702，用于检测所述第一零密文是否为新的零密文；

所述第一加密单元703，用于在所述第一零密文为新的零密文时，根据所述第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文；

所述第二加密单元704，用于在所述第一零密文不为新的零密文时，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，所述Q为小于或等于所述P的正整数；以及根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文。

可选的，在所述获取最近保留的P个第二零密文方面，所述零密文获取单元701具体用于：

从密文存储中心获取所述P个第二零密文，所述密文存储中心中预先存储M个第二零密文，所述M个第二零密文中的每一第二零密文均由零密文***通过公钥对0进行加密得到，所述M为大于或等于P的正整数。

可选的，所述公钥为同态加密公钥，该公钥由密钥生成中心生成。

可选的，所述零密文***为离线***或者线上***。

可选的，在所述从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文方面，所述第二加密单元704具体用于：

获取所述待加密明文的目标属性信息；

确定与所述目标属性信息对应的第二零密文的分配数量，得到Q；

从所述P个第二零密文中选取所述Q个第二零密文。

可选的，在所述根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文方面，所述第二加密单元704具体用于：

将所述待加密明文划分为N个子明文，N为大于1的整数，Q大于或等于N；

将所述Q个第二零密文划分为N个零密文组，每一零密文组包括至少一个第二零密文；

根据所述N个零密文组对所述N个子明文进行加密，得到N个密文；

根据所述N个密文确定所述第二密文。

可以看出，本申请实施例中所描述的同态加密处理装置，通过读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，P为正整数，检测第一零密文是否为新的零密文，在第一零密文为新的零密文时，根据第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文，在第一零密文不为新的零密文时，从P个第二零密文中选取Q个第二零密文，Q为小于或等于P的正整数，根据Q个第二零密文对待加密明文进行加密，得到第二密文，在同态加密过程中，由于采用零密文实现加密，可以将加密过程中的模幂运算替换为模乘法运算，减少直接的模幂运算，实现高效无损的同态加密，提升了加密效率。

可以理解的是，本实施例的同态加密处理装置的各程序模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，该计算机程序使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤，上述计算机包括电子设备。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包，上述计算机包括电子设备。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器（英文：Read-Only Memory ，简称：ROM）、随机存取器（英文：Random Access Memory，简称：RAM）、磁盘或光盘等。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种同态加密处理方法，其特征在于，所述方法包括：

读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，所述第一零密文为通过公钥对0进行加密后得到的密文，所述P个第二零密文也为通过公钥对0进行加密后得到的密文，所述P为正整数；

检测所述第一零密文是否为新的零密文，具体为：检测所述第一零密文是否是被使用过的零密文，如果所述第一零密文被使用过，则说明所述第一零密文不是新的零密文，如果所述第一零密文未被使用过，则说明所述第一零密文是新的零密文；

在所述第一零密文为新的零密文时，根据所述第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文；

在所述第一零密文不为新的零密文时，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，所述Q为小于或等于所述P的正整数；

根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文；

其中，所述根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文，包括：

将所述待加密明文划分为N个子明文，N为大于1的整数，Q大于或等于N；

将所述Q个第二零密文划分为N个零密文组，每一零密文组包括至少一个第二零密文；

根据所述N个零密文组对所述N个子明文进行加密，得到N个密文；

根据所述N个密文确定所述第二密文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取最近保留的P个第二零密文，包括：

从密文存储中心获取所述P个第二零密文，所述密文存储中心中预先存储M个第二零密文，所述M个第二零密文中的每一第二零密文均由零密文***通过公钥对0进行加密得到，所述M为大于或等于P的正整数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述公钥为同态加密公钥，该公钥由密钥生成中心生成。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述零密文***为离线***或者线上***。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，包括：

获取所述待加密明文的目标属性信息；

确定与所述目标属性信息对应的第二零密文的分配数量，得到Q；

从所述P个第二零密文中选取所述Q个第二零密文。

6.一种同态加密处理装置，其特征在于，所述装置包括：零密文获取单元、检测单元、第一加密单元和第二加密单元，其中，

所述零密文获取单元，用于读取第一零密文，并获取最近保留的P个第二零密文，所述第一零密文为通过公钥对0进行加密后得到的密文，所述P个第二零密文也为通过公钥对0进行加密后得到的密文，所述P为正整数；

所述检测单元，用于检测所述第一零密文是否为新的零密文，具体为：检测所述第一零密文是否是被使用过的零密文，如果所述第一零密文被使用过，则说明所述第一零密文不是新的零密文，如果所述第一零密文未被使用过，则说明所述第一零密文是新的零密文；

所述第一加密单元，用于在所述第一零密文为新的零密文时，根据所述第一零密文对待加密明文进行加密，得到第一密文；

所述第二加密单元，用于在所述第一零密文不为新的零密文时，从所述P个第二零密文中选取Q个第二零密文，所述Q为小于或等于所述P的正整数；以及根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文；

其中，所述根据所述Q个第二零密文对所述待加密明文进行加密，得到第二密文，包括：

将所述待加密明文划分为N个子明文，N为大于1的整数，Q大于或等于N；

将所述Q个第二零密文划分为N个零密文组，每一零密文组包括至少一个第二零密文；

根据所述N个零密文组对所述N个子明文进行加密，得到N个密文；

根据所述N个密文确定所述第二密文。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述获取最近保留的P个第二零密文方面，所述零密文获取单元具体用于：

从密文存储中心获取所述P个第二零密文，所述密文存储中心中预先存储M个第二零密文，所述M个第二零密文中的每一第二零密文均由零密文***通过公钥对0进行加密得到，所述M为大于或等于P的正整数。

8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序，并且被配置由所述处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1-5任一项所述的方法中的步骤的指令。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1-5任一项所述的方法。

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