CN114661992A - 一种基于不经意传输协议的排序查询***及方法 - Google Patents

一种基于不经意传输协议的排序查询***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及计算机信息技术领域，特别涉及一种基于不经意传输协议的排序查询***及方法，查询模块和数据输出服务模块通信连接，查询模块根据用户提供的查询条件在查询数据中筛选正确的查询结果，数据输出服务模块用于提供具体的查询事件并返回查询数据，输出加密结果。与现有技术相比，本发明的基于不经意传输协议的排序查询***及方法确保了数据拥有方的信息安全，也让数据拥有方无法得知查询方感兴趣的特征变量，拓展了安全查询的功能，实现了可排序的匿踪查询需求。

Description

一种基于不经意传输协议的排序查询***及方法
【技术领域】
本发明涉及计算机信息技术领域，特别涉及一种基于不经意传输协议的排序查询***及方法。
【背景技术】
生活中我们经常碰到电话推销、网络诈骗以及上网的时候弹出各种广告，这些可能都是我们在查询某些信息时暴露了自身感兴趣的领域，造成了数据的泄露。同时，这些信息的泄露会对某些领域的决策和行为造成一定的不良影响。造成这种现象的根本在于现有的很多查询***没有设置安全查询的机制，查询方的查询条件暴露，数据源拥有方可以猜测出查询方感兴趣的数据维度，在某种程度上泄露了数据信息。随着大数据的发展这种传统的查询模式在某些查询场景下已经无法满足用户的需求，当用户的查询内容涉及隐私数据，并且希望最大程度上保护自有数据的安全性，隐匿查询成为了必然。
目前安全查询方式更多的是对定值的查询，根据用户提供的身份标识号，在查询***中查询该身份标识号相关的一条信息，而随着不同场景的应用需求，安全查询的方式需要进一步扩展。
【发明内容】
为了克服上述问题，本发明提出一种可有效解决上述问题的基于不经意传输协议的排序查询***及方法。
本发明解决上述技术问题提供的一种技术方案是：提供一种基于不经意传输协议的排序查询***及方法，包括查询模块和数据输出服务模块，所述查询模块和数据输出服务模块通信连接，所述查询模块根据用户提供的查询条件在查询数据中筛选正确的查询结果，所述数据输出服务模块用于提供具体的查询事件并返回查询数据，输出加密结果；所述查询模块包括第一查询单元和验证单元，所述第一查询单元和验证单元相连接，所述第一查询单元与数据输出服务模块相连接，所述第一查询单元用于将查询条件中的部分信息发送至数据输出服务模块，所述验证单元用于在数据输出服务模块发送的所有可排序特征变量中定位用户感兴趣特征的位置，然后根据数据输出服务模块中提供的公钥对随机数进行加密，在返回数据中查询加密后的字符串。
优选地，所述数据输出服务模块包括接口模块，所述接口模块与查询模块相连接，用于在查询模块和数据输出服务模块之间传输数据。
优选地，所述数据输出服务模块包括第二查询单元，所述第二查询单元与接口单元相连接，用于根据第一查询单元中的部分查询条件中的目标数据源名称在数据库中定位需要被查询的数据源。
优选地，所述数据输出服务模块包括混淆单元，所述混淆单元与所述第二查询单元相连接，用于根据目标数据源中所有可排序的特征变量分别进行排序查询，在第二查询单元匹配到的数据源中筛选所有可排序的特征变量。
优选地，所述数据输出服务模块包括加密单元，所述加密单元与混淆单元和接口单元相连接，首先用于对混淆单元生成的查询数据使用私钥进行加密，将加密后的结果返回至查询模块；其次对验证单元发送的加密信息进行解密并和私钥进行异或运算，将异或运算的结果返回至验证单元。
优选地，所述数据输出服务模块包括数据存储单元，所述数据存储单元与第二查询单元相连接，用于存储所有可查询的数据信息。
优选地，所述一种基于不经意传输协议的排序查询方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，查询模块向数据库查询匹配数据，生成指定格式的查询条件；
步骤S2，数据输出服务模块根据部分查询条件生成混淆数据和正确信息，并使用私钥对混淆数据和正确信息进行加密；
步骤S3，数据输出服务模块将混淆数据和正确信息加密后的结果以及公钥对和所有可排序的变量特征返回至查询模块；
步骤S4，查询模块根据用户的兴趣变量在所有可排序的变量特征中进行定位；
步骤S5，数据输出服务模块将正确结果和混淆数据进行加密并传输给查询模块；
步骤S6，验证单元通过查询模块提供的随机数和公钥进行加密，在返回数据中提取私钥信息，使用私钥数据解密得到用户的查询数据。
优选地，所述步骤S6中，验证单元通过查询模块提供的随机数和公钥进行加密，再传输给数据输出服务模块，数据输出服务模块解密后和私钥进行异或操作；查询模块得到上述异或操作的结果后再次异或得到私钥，使用私钥对结果进行解密得到用户需要的查询结果。
与现有技术相比，本发明的基于不经意传输协议的排序查询***及方法的所有返回数据均采用了非对称加密，没有私钥的其他者无法对其进行破解，输出协议均采用不经意传输协议，确保了数据拥有方的信息安全，也让数据拥有方无法得知查询方感兴趣的特征变量，拓展了安全查询的功能，实现了可排序的匿踪查询需求。
【附图说明】
图1为本发明基于不经意传输协议的排序查询***的结构图；
图2为本发明基于不经意传输协议的排序查询方法的流程图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1和图2，本发明的基于不经意传输协议的排序查询***，包括查询模块和数据输出服务模块，所述查询模块和数据输出服务模块通信连接，所述查询模块根据用户提供的查询条件在查询数据中筛选正确的查询结果，所述数据输出服务模块用于提供具体的查询事件并返回查询数据，输出加密结果。
所述查询模块包括第一查询单元和验证单元，所述第一查询单元和验证单元相连接，所述第一查询单元与数据输出服务模块相连接，所述第一查询单元用于将查询条件中的部分信息发送至数据输出服务模块，所述验证单元用于在数据输出服务模块发送的所有可排序特征变量中定位用户感兴趣特征的位置，然后根据数据输出服务模块中提供的公钥对随机数进行加密，在返回数据中查询加密后的字符串。用户在第一查询单元中提交目标数据源名称、排序方式、兴趣变量和数据量信息，第一查询单元将提交的信息进行格式转化，将数据源名称、排序方式以及数据量这三条信息发送至数据输出服务模块。
所述数据输出服务模块包括接口模块，所述接口模块与查询模块相连接，用于在查询模块和数据输出服务模块之间传输数据，其中涉及第一查询单元中的部分查询条件的传输以及验证单元中的所有可排序特征变量、公钥信息的传输、数据输出服务模块中查询数据、产生异或结果的传输。
所述数据输出服务模块还包括第二查询单元，所述第二查询单元与接口单元相连接，用于根据第一查询单元中的部分查询条件中的目标数据源名称在数据库中定位需要被查询的数据源，在数据存储单元中匹配查询条件中的数据源名称。
所述数据输出服务模块还包括混淆单元，所述混淆单元与所述第二查询单元相连接，用于根据目标数据源中所有可排序的特征变量分别进行排序查询，在第二查询单元匹配到的数据源中筛选所有可排序的特征变量，根据这些特征变量，按照第一查询单元传输的查询条件中的排序方式分别进行排序操作，然后将每个排序结果按照查询条件中数据量取指定数量保存，得到的查询数据中包含混淆数据和正确结果。混淆单元并将遵循的特征变量和查询结果按照一致的顺序存储。如果查询结果存储量较大，则以文件的形式存储，文件名以相关变量名命名，如果查询结果存储量不大则以列表的形式存储。
所述数据输出服务模块还包括加密单元，所述加密单元与混淆单元和接口单元相连接，首先用于对混淆单元生成的查询数据使用私钥进行加密，将加密后的结果返回至查询模块；其次对验证单元发送的加密信息进行解密并和私钥进行异或运算，将异或运算的结果返回至验证单元。
所述数据输出服务模块还包括数据存储单元，所述数据存储单元与第二查询单元相连接，用于存储所有可查询的数据信息。
本发明的基于不经意传输协议的排序查询方法，本发明的基于不经意传输协议的排序查询***，包括如下步骤：
步骤S1，查询模块向数据库查询匹配数据，生成指定格式的查询条件；
步骤S2，数据输出服务模块根据部分查询条件生成混淆数据和正确信息，并使用私钥对混淆数据和正确信息进行加密；
步骤S3，数据输出服务模块将混淆数据和正确信息加密后的结果以及公钥对和所有可排序的变量特征返回至查询模块；
步骤S4，查询模块根据用户的兴趣变量在所有可排序的变量特征中进行定位；
步骤S5，数据输出服务模块将正确结果和混淆数据进行加密并传输给查询模块；
步骤S6，验证单元通过查询模块提供的随机数和公钥进行加密，在返回数据中提取私钥信息，使用私钥数据解密得到用户的查询数据。
所述步骤S6中，验证单元通过查询模块提供的随机数和公钥进行加密，再传输给数据输出服务模块，数据输出服务模块解密后和私钥进行异或操作；查询模块得到上述异或操作的结果后再次异或得到私钥，使用私钥对结果进行解密得到用户需要的查询结果。
作为本发明的优选实施方式，采用非对称加密方案，可以选择Paillier加密，只用生成一次公钥和私钥，加密时生成随机数传入，实现一次一密。
本发明的利用上述***实现的基于不经意传输协议的排序查询方法，其中包括以下步骤：
步骤S11，用户根据需求在查询模块中的第一查询单元中提交相关的查询信息，包括数据源D，特征V，排序规则up/down,以及查询数量n。
步骤S22，查询模块中的验证单元生成一个1024比特的大随机数r并保存在本地。
步骤S33，查询模块将用户提交的查询条件中的(D，u/d,n)传输给数据输出服务模块中的第二查询单元。
步骤S44，数据输出服务模块在数据表D上筛选出m个可排序的变量，然后分别根据这m个数值型的变量对数据表进行排序，每个排序后的结果取前n个。经过这样的操作，查询模块得到V＝[x_1,x_2,…,x_m]和R＝[[〖ID〗_1,〖ID〗_2,…,〖ID〗_n],…,[〖ID〗_1,〖ID〗_2,…,〖ID〗_n]]。查询模块生成m个RSA的公钥-私钥对：(〖Pub〗_1,〖Pri〗_1),(〖Pub〗_2,〖Pri〗_2),…,(〖Pub〗_m,〖Pri〗_m)。然后使用〖Pub〗_1加密信息R[1]得到E_1[〖ID〗_1,〖ID〗_2,…,〖ID〗_n]，以此类推，对R加密得到E_R＝[E_1[〖ID〗_1,…,〖ID〗_n],E_2[〖ID〗_1,…,〖ID〗_n],…,E_m[〖ID〗_1,…,〖ID〗_n]]，然后将V、E_R和P＝[〖Pub〗_1,〖Pub〗_2,…,〖Pub〗_m]发送给查询模块的验证单元。
步骤S55，查询模块中的验证单元得到这V、E_R和P后，对V中的x_1,x_2,…,x_m与用户选择的特征V进行对比，确定排序属性为x_t，并保存位置信息t。然后查询模块中的验证单元取〖Pub〗_t对r进行加密得到R，然后将R发送给数据输出服务模块的加密单元。
步骤S66，数据输出服务模块中的加密单元分别使用〖Pri〗_1,〖Pri〗_2,…,〖Pri〗_m对R进行解密，解密的结果分别:是D_1(R),D_2(R),…,D_m(R)。因为查询模块中的验证单元是使用〖Pub〗_t进行加密的，所以D_t(R)＝r，而其他值都是双方不可预估的值。紧接着，数据输出服务模块中的加密单元根据解密结果分别对私钥进行异或操作，得到列表：[D_1(R)⊕〖Pri〗_1,D_2(R)⊕〖Pri〗_2,…,D_m(R)⊕〖Pri〗_m]＝XOR，然后发送XOR给查询模块的验证单元。
步骤S77，查询模块中的验证单元收到XOR后，因为已知D_t(R)＝r，然后使用它进行异或操作，r⊕D_t(R)⊕〖Pri〗_t＝〖Pri〗_t。基于此，查询模块的验证单元拿到了E_t[〖ID〗_1,…,〖ID〗_n]的解密私钥，通过〖Pri〗_t解密就可以得到最后的查询结果〖ID〗_1,〖ID〗_2,…,〖ID〗_n。
步骤S88，查询模块的验证单元将最终的查询结果〖ID〗_1,〖ID〗_2,…,〖ID〗_n返回至第一查询单元展示给用户，完成整个查询操作。
与现有技术相比，本发明的基于不经意传输协议的排序查询***及方法的所有返回数据均采用了非对称加密，没有私钥的其他者无法对其进行破解，输出协议均采用不经意传输协议，确保了数据拥有方的信息安全，也让数据拥有方无法得知查询方感兴趣的特征变量，拓展了安全查询的功能，实现了可排序的匿踪查询需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于不经意传输协议的排序查询***，其特征在于，包括查询模块和数据输出服务模块，所述查询模块和数据输出服务模块通信连接，所述查询模块根据用户提供的查询条件在查询数据中筛选正确的查询结果，所述数据输出服务模块用于提供具体的查询事件并返回查询数据，输出加密结果；
所述查询模块包括第一查询单元和验证单元，所述第一查询单元和验证单元相连接，所述第一查询单元与数据输出服务模块相连接，所述第一查询单元用于将查询条件中的部分信息发送至数据输出服务模块，所述验证单元用于在数据输出服务模块发送的所有可排序特征变量中定位用户感兴趣特征的位置，然后根据数据输出服务模块中提供的公钥对随机数进行加密，在返回数据中查询加密后的字符串。
2.如权利要求1所述的基于不经意传输协议的排序查询***，其特征在于，所述数据输出服务模块包括接口模块，所述接口模块与查询模块相连接，用于在查询模块和数据输出服务模块之间传输数据。
3.如权利要求2所述的基于不经意传输协议的排序查询***，其特征在于，所述数据输出服务模块包括第二查询单元，所述第二查询单元与接口单元相连接，用于根据第一查询单元中的部分查询条件中的目标数据源名称在数据库中定位需要被查询的数据源。
4.如权利要求3所述的基于不经意传输协议的排序查询***，其特征在于，所述数据输出服务模块包括混淆单元，所述混淆单元与所述第二查询单元相连接，用于根据目标数据源中所有可排序的特征变量分别进行排序查询，在第二查询单元匹配到的数据源中筛选所有可排序的特征变量。
5.如权利要求4所述的基于不经意传输协议的排序查询***，其特征在于，所述数据输出服务模块包括加密单元，所述加密单元与混淆单元和接口单元相连接，首先用于对混淆单元生成的查询数据使用私钥进行加密，将加密后的结果返回至查询模块；其次对验证单元发送的加密信息进行解密并和私钥进行异或运算，将异或运算的结果返回至验证单元。
6.如权利要求3所述的基于不经意传输协议的排序查询***，其特征在于，所述数据输出服务模块包括数据存储单元，所述数据存储单元与第二查询单元相连接，用于存储所有可查询的数据信息。
7.一种基于不经意传输协议的排序查询方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，查询模块向数据库查询匹配数据，生成指定格式的查询条件；
步骤S2，数据输出服务模块根据部分查询条件生成混淆数据和正确信息，并使用私钥对混淆数据和正确信息进行加密；
步骤S3，数据输出服务模块将混淆数据和正确信息加密后的结果以及公钥对和所有可排序的变量特征返回至查询模块；
步骤S4，查询模块根据用户的兴趣变量在所有可排序的变量特征中进行定位；
步骤S5，数据输出服务模块将正确结果和混淆数据进行加密并传输给查询模块；
步骤S6，验证单元通过查询模块提供的随机数和公钥进行加密，在返回数据中提取私钥信息，使用私钥数据解密得到用户的查询数据。
8.如权利要求7所述的基于不经意传输协议的排序查询方法，其特征在于，所述步骤S6中，验证单元通过查询模块提供的随机数和公钥进行加密，再传输给数据输出服务模块，数据输出服务模块解密后和私钥进行异或操作；查询模块得到上述异或操作的结果后再次异或得到私钥，使用私钥对结果进行解密得到用户需要的查询结果。
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