CN115102686A - 一种半同态加密方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种半同态加密方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种半同态加密方法、装置、电子设备及存储介质，其中，该方法包括：接收发半同态解密装置的公钥；获取密钥；根据所述密钥获得预测值；根据所述公钥对所述预测值进行加密，得到预测值列表；对所述预测值列表进行解析，得到解析结果；将所述解析结果发送至半同态解密装置，以使所述半同态解密装置对所述解析结果进行解密。实施本申请实施例，可以提高加密过程中的运行效率，减少密钥的占用空间，提高加密效果，缩短加密时间。

Description

一种半同态加密方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及密钥技术领域，具体而言，涉及一种半同态加密方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着大数据与人工智能的快速发展，个人隐私数据泄露和滥用时有发生，隐私安全问题也越来越被重视。
现有的加密技术种类繁多，且很多加密技术在得到密文之后需要进行复杂的计算，这个过程会浪费大量的时间和计算空间，亦或是加密技术的性能差，导致密钥过大，运行效率低，密文占用空间过大等，导致加密方法不能很好地进行加密，并且，这个过程还会浪费大量的运行时间。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种半同态加密方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，可以提高加密过程中的运行效率，减少密钥的占用空间，提高加密效果，缩短加密时间。
第一方面，本申请实施例提供了一种半同态加密方法，用于半同态加密装置，所述方法包括：
接收发半同态解密装置的公钥；
获取密钥；
根据所述密钥获得预测值；
根据所述公钥对所述预测值进行加密，得到预测值列表；
对所述预测值列表进行解析，得到解析结果；
将所述解析结果发送至半同态解密装置，以使所述半同态解密装置对所述解析结果进行解密。
在上述实现过程中，根据公钥对预测值进行加密，并对得到的预测值列表进行解析得到解析结果，可以提高加密过程中的运行效率，减少密钥的占用空间，提高加密效果，缩短加密时间。
进一步地，所述根据所述密钥获得预测值的步骤，包括：
对所述密钥进行伪随机置换，得到置换序列；
根据所述置换序列获得所述预测值。
在上述实现过程中，对密钥进行伪随机置换，得到置换序列，可以提高加密的准确性和稳定性，使得加密效果更好。
进一步地，所述根据所述公钥对所述预测值进行加密，得到预测值列表的步骤，包括：
根据所述公钥对所述预测值进行排列重组，得到所述预测值列表。
在上述实现过程中，根据公钥对预测值进行排列重组，可以提高加密性能，使得加密效果更好。
第二方面，本申请实施例提供了一种半同态解密方法，用于半同态解密装置，所述方法包括：
发送公钥至半同态加密装置；
接收发自半同态加密装置的解析结果；
获取私钥；
根据所述私钥对所述解析结果进行解密，得到解密结果。
在上述实现过程中，根据私钥对解析结果进行解密，得到解密结果，确保解密结果的准确性，同时提高运行时间，减少密钥的占用空间，缩短解密时间。
第三方面，本申请实施例还提供了一种半同态加密装置，所述装置包括：
第一接收模块，用于接收发半同态解密装置的公钥；
第一获取模块，用于获取密钥；
预测模块，用于根据所述密钥获得预测值；
加密模块，用于根据所述公钥对所述预测值进行加密，得到预测值列表；
解析模块，用于对所述预测值列表进行解析，得到解析结果；
第一发送模块，用于将所述解析结果发送至半同态解密装置，以使所述半同态解密装置对所述解析结果进行解密。
在上述实现过程中，根据公钥对预测值进行加密，并对得到的预测值列表进行解析得到解析结果，可以提高加密过程中的运行效率，减少密钥的占用空间，提高加密效果，缩短加密时间。
进一步地，所述预测模块还用于：
对所述密钥进行伪随机置换，得到置换序列；
根据所述置换序列获得所述预测值。
在上述实现过程中，对密钥进行伪随机置换，得到置换序列，可以提高加密的准确性和稳定性，使得加密效果更好。
进一步地，所述加密模块还用于：
根据所述公钥对所述预测值进行排列重组，得到所述预测值列表。
在上述实现过程中，根据公钥对预测值进行排列重组，可以提高加密性能，使得加密效果更好。
第四方面，本申请实施例还提供了一种半同态解密装置，所述装置包括：
第二发送模块，用于发送公钥至半同态加密装置；
第二接收模块，用于接收发自半同态加密装置的解析结果；
第二获取模块，用于获取私钥；
解密模块，用于根据所述私钥对所述解析结果进行解密，得到解密结果。
在上述实现过程中，根据私钥对解析结果进行解密，得到解密结果，确保解密结果的准确性，同时提高运行时间，减少密钥的占用空间，缩短解密时间。
第五方面，本申请实施例提供的一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中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计算机程序时实现如第一方面任一项所述的方法的步骤。
第六方面，本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如第一方面任一项所述的方法。
第七方面，本申请实施例提供的一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面任一项所述的方法。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的半同态加密方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的半同态解密方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的半同态加密装置的结构组成示意图；
图4为本申请实施例提供的半同态解密装置的结构组成示意图；
图5为本申请实施例提供的半同态加密***的结构组成示意图；
图6为本申请实施例提供的电子设备的结构组成示意图。
具体实施方式
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描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
实施例一
图1是本申请实施例提供的半同态加密方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S10，接收发半同态解密装置的公钥；
S11，获取密钥；
S12，根据密钥获得预测值；
S13，根据公钥对预测值进行加密，得到预测值列表；
S14，对预测值列表进行解析，得到解析结果；
S15，将解析结果发送至半同态解密装置，以使半同态解密装置对解析结果进行解密。
在上述实现过程中，根据公钥对预测值进行加密，并对得到的预测值列表进行解析得到解析结果，可以提高加密过程中的运行效率，减少密钥的占用空间，提高加密效果，缩短加密时间。
半同态加密(Partially Homomorphic Encryption，PHE)是一种密码学原语，它是一种非对称加密，可以在密域里进行加减法计算，唯有拥有私钥的一方可以对结果进行解密。半同态加密的秘文一般是不确定的，意味着同一个数字，比如0，用相同的公钥加密，两次加密的结果是不同的。
半同态加密只支持加法或乘法中的一种运算，或者可同时支持有限次数的加法和乘法运算，具有原理简单、易实现、性能好等优点。
半同态加密可以生成密钥，用于产生加密数据的公钥PK(Public Key)和私钥SK(Secret Key)，以及一些公共参数PP(Public Parameter)。
半同态加密常用的用法包括：
1.使用PK对用户数据进行加密，得到密文CT(Ciphertext)。
2.使用SK对密文CT解密得到数据原文PT(Plaintext)。
3.密文同态加法，输入两个CT进行同态加运算。
4.密文同态减法，输入两个CT进行同态减法算。
5.密文同态标量乘法，输入一个CT和一个标量PT，计算CT的标量乘结果。
进一步地，S3包括：
对密钥进行伪随机置换，得到置换序列；
根据置换序列获得所述预测值。
在上述实现过程中，对密钥进行伪随机置换，得到置换序列，可以提高加密的准确性和稳定性，使得加密效果更好。
进一步地，S4包括：
根据公钥对预测值进行排列重组，得到预测值列表。
在上述实现过程中，根据公钥对预测值进行排列重组，可以提高加密性能，使得加密效果更好。
在S5中，以本申请实施例为例，对预测值列表进行解析可以是利用密文同态减法，对预测值进行同态减法计算，得到解析结果。
实施例二
图2是本申请实施例提供的半同态解密方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括：
S20，发送公钥至半同态加密装置；
S21，接收发自半同态加密装置的解析结果；
S22，获取私钥；
S23，根据私钥对解析结果进行解密，得到解密结果。
在上述实现过程中，根据私钥对解析结果进行解密，得到解密结果，确保解密结果的准确性，同时提高运行时间，减少密钥的占用空间，缩短解密时间。
实施例三
为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种半同态加密装置，如图3所示，该装置包括：
第一接收模块10，用于接收发半同态解密装置的公钥；
第一获取模块11，用于获取密钥；
预测模块12，用于根据密钥获得预测值；
加密模块13，用于根据公钥对预测值进行加密，得到预测值列表；
解析模块14，用于对预测值列表进行解析，得到解析结果；
第一发送模块15，用于将解析结果发送至半同态解密装置，以使半同态解密装置对解析结果进行解密。
在上述实现过程中，根据公钥对预测值进行加密，并对得到的预测值列表进行解析得到解析结果，可以提高加密过程中的运行效率，减少密钥的占用空间，提高加密效果，缩短加密时间。
进一步地，预测模块12还用于：
对密钥进行伪随机置换，得到置换序列；
根据置换序列获得预测值。
在上述实现过程中，对密钥进行伪随机置换，得到置换序列，可以提高加密的准确性和稳定性，使得加密效果更好。
进一步地，加密模块13还用于：
根据公钥对预测值进行排列重组，得到预测值列表。
在上述实现过程中，根据公钥对预测值进行排列重组，可以提高加密性能，使得加密效果更好。
上述的半同态加密装置可实施上述实施例一的方法。上述实施例一中的可选项也适用于本实施例，这里不再详述。
本申请实施例的其余内容可参照上述实施例一的内容，在本实施例中，不再进行赘述。
实施例四
为了执行上述实施例二对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种半同态解密装置，如图4所示，该装置包括：
第二发送模块20，用于发送公钥至半同态加密装置；
第二接收模块21，用于接收发自半同态加密装置的解析结果；
第二获取模块22，用于获取私钥；
解密模块23，用于根据私钥对解析结果进行解密，得到解密结果。
在上述实现过程中，根据私钥对解析结果进行解密，得到解密结果，确保解密结果的准确性，同时提高运行时间，减少密钥的占用空间，缩短解密时间。
上述的半同态解密装置可实施上述实施例二的方法。上述实施例二中的可选项也适用于本实施例，这里不再详述。
本申请实施例的其余内容可参照上述实施例二的内容，在本实施例中，不再进行赘述。
实施例五
本申请实施例提供一种加密***，如图5所示，包括实施例三的半同态加密装置和实施例四的半同态解密装置：
第一接收模块10，用于接收发半同态解密装置的公钥；
第一获取模块11，用于获取密钥；
预测模块12，用于根据密钥获得预测值；
加密模块13，用于根据公钥对预测值进行加密，得到预测值列表；
解析模块14，用于对预测值列表进行解析，得到解析结果；
第一发送模块15，用于将解析结果发送至半同态解密装置，以使半同态解密装置对解析结果进行解密；
第二发送模块20，用于发送公钥至半同态加密装置；
第二接收模块21，用于接收发自半同态加密装置的解析结果；
第二获取模块22，用于获取私钥；
解密模块23，用于根据私钥对解析结果进行解密，得到解密结果。
实施例六
本申请实施例提供一种电子设备，包括存储器及处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的半同态加密方法。
可选地，上述电子设备可以是服务器。
请参见图6，图6为本申请实施例提供的电子设备的结构组成示意图。该电子设备可以包括处理器61、通信接口62、存储器63和至少一个通信总线64。其中，通信总线64用于实现这些组件直接的连接通信。其中，本申请实施例中设备的通信接口62用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。处理器61可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。
上述的处理器61可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器61也可以是任何常规的处理器等。
存储器63可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。存储器63中存储有计算机可读取指令，当计算机可读取指令由所述处理器61执行时，设备可以执行上述图1方法实施例涉及的各个步骤。
可选地，电子设备还可以包括存储控制器、输入输出单元。存储器63、存储控制器、处理器61、外设接口、输入输出单元各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通信总线64实现电性连接。处理器61用于执行存储器63中存储的可执行模块，例如设备包括的软件功能模块或计算机程序。
输入输出单元用于提供给用户创建任务以及为该任务创建启动可选时段或预设执行时间以实现用户与服务器的交互。输入输出单元可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
可以理解，图6所示的结构仅为示意，电子设备还可包括比图6中所示更多或者更少的组件，或者具有与图6所示不同的配置。图6中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
另外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的半同态加密方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行方法实施例所述的方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的装置来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块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介质中。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介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种半同态加密方法，用于半同态加密装置，其特征在于，所述方法包括：
接收发半同态解密装置的公钥；
获取密钥；
根据所述密钥获得预测值；
根据所述公钥对所述预测值进行加密，得到预测值列表；
对所述预测值列表进行解析，得到解析结果；
将所述解析结果发送至半同态解密装置，以使所述半同态解密装置对所述解析结果进行解密。
2.根据权利要求1所述的半同态加密方法，其特征在于，所述根据所述密钥获得预测值的步骤，包括：
对所述密钥进行伪随机置换，得到置换序列；
根据所述置换序列获得所述预测值。
3.根据权利要求1所述的半同态加密方法，其特征在于，所述根据所述公钥对所述预测值进行加密，得到预测值列表的步骤，包括：
根据所述公钥对所述预测值进行排列重组，得到所述预测值列表。
4.一种半同态解密方法，用于半同态解密装置，其特征在于，所述方法包括：
发送公钥至半同态加密装置；
接收发自半同态加密装置的解析结果；
获取私钥；
根据所述私钥对所述解析结果进行解密，得到解密结果。
5.一种半同态加密装置，其特征在于，所述装置包括：
第一接收模块，用于接收发半同态解密装置的公钥；
第一获取模块，用于获取密钥；
预测模块，用于根据所述密钥获得预测值；
加密模块，用于根据所述公钥对所述预测值进行加密，得到预测值列表；
解析模块，用于对所述预测值列表进行解析，得到解析结果；
第一发送模块，用于将所述解析结果发送至半同态解密装置，以使所述半同态解密装置对所述解析结果进行解密。
6.根据权利要求5所述的半同态加密装置，其特征在于，所述预测模块还用于：
对所述密钥进行伪随机置换，得到置换序列；
根据所述置换序列获得所述预测值。
7.根据权利要求5所述的半同态加密装置，其特征在于，所述加密模块还用于：
根据所述公钥对所述预测值进行排列重组，得到所述预测值列表。
8.一种半同态解密装置，其特征在于，所述装置包括：
第二发送模块，用于发送公钥至半同态加密装置；
第二接收模块，用于接收发自半同态加密装置的解析结果；
第二获取模块，用于获取私钥；
解密模块，用于根据所述私钥对所述解析结果进行解密，得到解密结果。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1至3或4中任一项所述的半同态加密方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3或4中任一项所述的半同态加密方法。
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