CN106603549A - 一种基于密文的数据交换方法和数据交换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于密文的数据交换方法和数据交换系统。数据交换方法包括：数据提供端使用数据提供方设定的密钥，将明文数据加密成密文数据，并且生成包含密文数据的密文操作指令，将其发送给云计算平台；云计算平台根据接收到的密文操作指令，将密文数据保存或更新到密文数据库中；数据接收端根据数据接收方从数据提供方获取到的密钥，生成密文查询指令，将其发送给云计算平台；云计算平台根据密文查询指令，查询密文数据，并且将查询到的密文数据发送给数据接收端；以及数据接收端使用密钥来对接收到的密文数据进行解密，以获取明文数据。本发明允许数据提供方通过密文的方式将数据保存在云计算平台中，确保了数据在云计算平台中的安全性。

Description

一种基于密文的数据交换方法和数据交换系统
技术领域
本发明涉及大数据交换，尤其涉及一种基于密文的数据交换方法和数据交换系统。
背景技术
在互联网时代，大数据交换已经成为一种重要的商业模式。基于云计算平台的大数据交换可以充分利用廉价的、弹性可扩展的云计算平台的计算以及存储能力。但是，出于安全保密的考虑，在云计算平台上进行多方数据合作仍然是一个挑战，数据提供方往往会担心云计算平台的提供商获取或偷取其放在云计算平台上的数据。
专利文献1(公开号CN104521178A，公开日2015年4月15日)公开了一种安全的多方云计算的方法和系统。在专利文献1的方法和系统中，要求多个客户端通过特定的加密密钥来加密相应的明文数据，以生成加密数据集，然后将多个加密数据集重加密成目标格式，基于重加密后的多个数据集对函数进行求值以获得求值结果，并将求值结果发送给多个客户端。在该方案中，由可信第三方负责重加密密钥对的生产和分发。
专利文献1的方案的不足之处在于：
1.需要依赖于可信第三方来提供密钥，但对第三方的可信性没有保证。
2.数据加密方式依赖于同态加密方式，注重于数据在密文状态仍然可以进行数学运算。同态加密是基于数学难题的计算复杂性理论的密码学技术。对经过同态加密的数据进行处理得到一个输出，将这一输出进行解密，其结果与用同一方法处理未加密的原始数据得到的输出结果是一样的。虽然同态加密方式也可以支持查询和排序操作，但是同态加密相比较其他加密方式(完全随机加密方式、确定性加密方式、顺序确定性加密方式)要更弱，相对更容易导致数据的泄露。
3.定义了多方云计算的方法，其中的多方只是通过云计算平台进行数据计算，并不涉及数据交换，也不适用于数据交换。而且，该方法只定义了数据计算，没有定义数据在云环境存储、更新和数据交换。
4.云计算平台主要提供数据计算，并不提供数据持久化存储。
专利文献2(公开号CN104378370A，公开日2015年2月25日)公开了一种云计算中隐私数据的安全使用方法。在专利文献2的方法中，通过对暴露链和关键隐私数据的检测以及对暴露链和关键隐私数据为根节点的重组，从而使得连续隐私数据转换为离散隐私数据，以达到保护用户个人隐私信息的效果。
专利文献2的方案的不足之处在于：
1.仅提出了一种数据混淆方法，并不涉及保障数据在第三方云计算平台上的安全性。
2.没有给出安全的基于第三方云计算平台的数据交换方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种基于密文的数据交换方法和数据交换系统。本发明的数据交换方法和数据交换系统允许数据提供方通过密文的方式将数据保存在云计算平台中，并且加密所使用的密钥由数据提供方保存，确保了数据在云计算平台中的安全性。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于密文的数据交换方法，包括：
数据提供端使用数据提供方设定的密钥，将所述数据提供方提供的明文数据加密成密文数据，并且根据来自所述数据提供方的保存或更新的操作指示，生成包含所述密文数据的密文操作指令，随后将生成的所述密文操作指令发送给云计算平台；
所述云计算平台根据接收到的所述密文操作指令，将所述密文数据保存或更新到所述云计算平台中的密文数据库中；
数据接收端根据数据接收方从所述数据提供方获取到的所述密钥，生成密文查询指令，并且将所述密文查询指令发送给所述云计算平台；
所述云计算平台根据所述密文查询指令，在所述密文数据库中查询所述密文数据，并且将查询到的所述密文数据发送给所述数据接收端；以及
所述数据接收端使用所述密钥来对接收到的所述密文数据进行解密，以获取所述明文数据。
通过采用本发明的上述数据交换方法，允许数据提供方和数据接收方利用廉价的云计算平台的存储能力和计算能力来完成数据交换，以此降低数据存储、数据计算的成本。此外，数据提供方的数据通过密文的方式被保存在云计算平台中并且数据加密所使用的密钥由数据提供方保存，作为第三方的云计算平台无法获取密钥，从而确保了数据在云计算平台中的安全性。
进一步地，在本发明的数据交换方法中，所述数据提供端根据所述数据提供方提供的所述明文数据的类型，选择与所述明文数据的所述类型对应的数据加密方式，来对所述明文数据进行加密。
进一步地，在本发明的数据交换方法中，所述数据加密方式包括完全随机加密方式、确定性加密方式、顺序确定性加密方式和同态加密方式。
通过采用本发明的上述数据交换方法，由于能够根据数据类型来选择适当的数据加密方式，因此确保了密文的可操作性。
进一步地，在本发明的数据交换方法中，所述数据提供端以SQL语句的形式，生成所述密文操作指令；以及所述数据接收端以所述SQL语句的形式，生成所述密文查询指令。
通过采用本发明的上述数据交换方法，允许数据提供方能够利用SQL语句来对密文数据进行保存和更新处理，并且允许数据接收方能够利用SQL语句来对密文数据进行查询处理。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于密文的数据交换系统，所述数据交换系统包括数据提供端、云计算平台和数据接收端，其中：
所述数据提供端包含第一数据代理装置，所述第一数据代理装置使用数据提供方设定的密钥，将所述数据提供方提供的明文数据加密成密文数据，并且根据来自所述数据提供方的保存或更新的操作指示，生成包含所述密文数据的密文操作指令，随后将生成的所述密文操作指令发送给云计算平台；
所述云计算平台根据接收到的所述密文操作指令，将所述密文数据保存或更新到所述云计算平台中的密文数据库中；
所述数据接收端包含第二数据代理装置，所述第二数据代理装置根据数据接收方从所述数据提供方获取到的所述密钥，生成密文查询指令，并且将所述密文查询指令发送给所述云计算平台；
所述云计算平台根据所述密文查询指令，在所述密文数据库中查询所述密文数据，并且将查询到的所述密文数据发送给所述数据接收端；以及
所述第二数据代理装置使用所述密钥来对接收到的所述密文数据进行解密，以获取所述明文数据。
通过采用本发明的上述数据交换系统，允许数据提供方和数据接收方利用廉价的云计算平台的存储能力和计算能力来完成数据交换，以此降低数据存储、数据计算的成本。此外，数据提供方的数据通过密文的方式被保存在云计算平台中并且数据加密所使用的密钥由数据提供方保存，作为第三方的云计算平台无法获取密钥，从而确保了数据在云计算平台中的安全性。
进一步地，在本发明的数据交换系统中，所述第一数据代理装置根据所述数据提供方提供的所述明文数据的类型，选择与所述明文数据的所述类型对应的数据加密方式，来对所述明文数据进行加密。
进一步地，在本发明的数据交换系统中，所述数据加密方式包括完全随机加密方式、确定性加密方式、顺序确定性加密方式和同态加密方式。
通过采用本发明的上述数据交换系统，由于能够根据数据类型来选择适当的数据加密方式，因此确保了密文数据在云计算平台中的可操作性。
进一步地，在本发明的数据交换系统中，所述第一数据代理装置以SQL语句的形式，生成所述密文操作指令；以及所述第二数据代理装置以所述SQL语句的形式，生成所述密文查询指令。
通过采用本发明的上述数据交换系统，允许数据提供方能够利用SQL语句来对密文数据进行保存和更新处理，并且允许数据接收方能够利用SQL语句来对密文数据进行查询处理。
附图说明
图1显示根据本发明的实施例的数据交换系统的框图；以及
图2显示根据本发明的实施例的数据交换方法的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明的实施例。
图1显示了根据本发明的实施例的基于密文的数据交换系统100的框图。如图1所示，根据本发明的实施例的数据交换系统100包括由数据提供方所使用的数据提供端110、包含密文数据库121的云计算平台120、以及由数据接收方所使用的数据接收端130。数据提供端110包含第一数据代理装置111。数据提供端130包含第二数据代理装置131。
下面将结合图2说明图1所示的根据本发明的实施例的数据交换系统100所采用的基于密文的数据交换方法的处理流程。
图2显示了根据本发明的实施例的数据交换方法的流程图。
如图2所示，首先，在步骤S201中，数据提供端110的第一数据代理装置111使用数据提供方设定的密钥，将数据提供方提供的明文数据加密成密文数据。
在本实施例中，第一数据代理装置111可以按照预先设定的数据类型与数据加密方式的对应关系，根据数据提供方提供的明文数据的类型，选择与该明文数据的类型相对应的数据加密方式，来对明文数据进行加密。
替代地，第一数据代理装置111也可以根据数据提供方指定的数据加密方式来对明文数据进行加密。
在本实施例中，数据加密方式包括完全随机加密方式、确定性加密方式、顺序确定性加密方式和同态加密方式。
如果采用完全随机加密方式，那么加密后的密文数据处于完全随机状态。
如果采用确定性加密方式，那么相同的明文数据将被加密成完全相同的密文数据，而不同的明文数据将被加密成的不同的密文数据。
如果采用顺序确定性加密方式，那么在明文数据被加密成密文数据后，密文数据的顺序保持不变。例如，当明文数据x<y时，加密后的密文数据Encrypt(x)<Encrypt(y)。例如，
如果采用同态加密方式，那么加密后的密文数据可以进行数学运算，且可以保证运算结果解密后同用明文数据进行数学运算的结果一致。
虽然在本实施例中，仅列举了上述数据加密方式，但是本领域的技术人员可以了解的是，本发明并不局限于本实施例中所列举的上述数据加密方式，而是可以采用其他现有的数据加密方式。
在本实施例中，假设明文数据的类型是年龄数据(整数)，那么可以选择顺序确定性加密方式，以保证加密后得到的密文数据仍然可以排序。
接着，在步骤S202中，数据提供端110的第一数据代理装置111根据来自数据提供方的保存或更新的操作指示，生成包含密文数据的密文操作指令。
在本实施例中，第一数据代理装置111采用SQL语句的形式，来生成密文操作指令。但是，本领域的技术人员可以了解的是，本发明并不局限于采用SQL语句的形式，来生成密文操作指令，而是可以采用其他现有的方式来生成密文操作指令。
除了根据来自数据提供方的保存或更新的操作指示以外，第一数据代理装置111也可以根据来自数据提供方的诸如删除等的其他操作指示，来生成与其他操作指示相对应的密文操作指令，以使得云计算平台120能够对密文数据进行其他相对应的操作。
接着，在步骤S203中，第一数据代理装置111将生成的密文操作指令发送给云计算平台120。
接着，在步骤S204中，云计算平台120根据接收到的与来自数据提供方的保存或更新的操作指示相对应的密文操作指令，将密文数据保存或更新到云计算平台120中的密文数据库121中。
云计算平台120允许数据提供方实时对存储在密文数据库121中的密文数据进行更新。
接着，在步骤S205中，数据接收端130的第二数据代理装置131根据数据接收方从数据提供方获取到的密钥，生成密文查询指令。
在本实施例中，第二数据代理装置131采用SQL语句的形式，来生成密文查询指令。但是，本领域的技术人员可以了解的是，本发明并不局限于采用SQL语句的形式，来生成密文查询指令，而是可以采用其他现有的方式来生成密文查询指令。应当注意的是，当第一数据代理装置111和第二数据代理装置131采用其他方式来生成密文操作指令和密文查询指令时，第一数据代理装置111生成密文操作指令的方式可以与第二数据代理装置131生成密文查询指令的方式不相同，只要云计算平台120能够识别出密文操作指令和密文查询指令即可。
接着，在步骤S206中，数据接收端130的第二数据代理装置131将密文查询指令发送给云计算平台120。
接着，在步骤S207中，云计算平台120根据接收到的密文查询指令，在密文数据库121中查询密文数据。数据查询包括但不局限于数据筛选、数据排序、数据计算等等。
由于云计算平台120仅对密文数据进行数据操作和数据查询，加密用的密钥由数据提供方保存，在云计算平台120上无数据泄露风险，因此确保了数据提供方所提供的明文数据在云计算平台120中的安全性。
接着，在步骤S208中，云计算平台120将查询到的密文数据发送给数据接收端130的第二数据代理装置131。
接着，在步骤S209中，数据接收端130的第二数据代理装置131使用从数据提供方获得的密钥来对接收到的密文数据进行解密，以获取明文数据，从而完成数据交换。
本发明能够在确保存储在云计算平台中的数据的安全性的同时，充分地利用廉价的云计算平台的存储能力和计算能力来实现数据提供方和数据接收方之间的数据交换，有效地降低了数据存储、数据计算的成本。
虽然经过对本发明结合具体实施例进行描述，对于本领域的技术技术人员而言，根据上文的叙述后作出的许多替代、修改与变化将是显而易见。因此，当这样的替代、修改和变化落入附后的权利要求的精神和范围之内时，应该被包括在本发明中。

Claims (8)

1.一种基于密文的数据交换方法，其特征在于，包括：
数据提供端使用数据提供方设定的密钥，将所述数据提供方提供的明文数据加密成密文数据，并且根据来自所述数据提供方的保存或更新的操作指示，生成包含所述密文数据的密文操作指令，随后将生成的所述密文操作指令发送给云计算平台；
所述云计算平台根据接收到的所述密文操作指令，将所述密文数据保存或更新到所述云计算平台中的密文数据库中；
数据接收端根据数据接收方从所述数据提供方获取到的所述密钥，生成密文查询指令，并且将所述密文查询指令发送给所述云计算平台；
所述云计算平台根据所述密文查询指令，在所述密文数据库中查询所述密文数据，并且将查询到的所述密文数据发送给所述数据接收端；以及
所述数据接收端使用所述密钥来对接收到的所述密文数据进行解密，以获取所述明文数据。
2.如权利要求1所述的数据交换方法，其特征在于，所述数据提供端根据所述数据提供方提供的所述明文数据的类型，选择与所述明文数据的所述类型对应的数据加密方式，来对所述明文数据进行加密。
3.如权利要求2所述的数据交换方法，其特征在于，所述数据加密方式包括完全随机加密方式、确定性加密方式、顺序确定性加密方式和同态加密方式。
4.如权利要求1-3中任一项所述的数据交换方法，其特征在于，所述数据提供端以SQL语句的形式，生成所述密文操作指令；以及
所述数据接收端以所述SQL语句的形式，生成所述密文查询指令。
5.一种基于密文的数据交换系统，其特征在于，所述数据交换系统包括数据提供端、云计算平台和数据接收端，其中：
所述数据提供端包含第一数据代理装置，所述第一数据代理装置使用数据提供方设定的密钥，将所述数据提供方提供的明文数据加密成密文数据，并且根据来自所述数据提供方的保存或更新的操作指示，生成包含所述密文数据的密文操作指令，随后将生成的所述密文操作指令发送给云计算平台；
所述云计算平台根据接收到的所述密文操作指令，将所述密文数据保存或更新到所述云计算平台中的密文数据库中；
所述数据接收端包含第二数据代理装置，所述第二数据代理装置根据数据接收方从所述数据提供方获取到的所述密钥，生成密文查询指令，并且将所述密文查询指令发送给所述云计算平台；
所述云计算平台根据所述密文查询指令，在所述密文数据库中查询所述密文数据，并且将查询到的所述密文数据发送给所述数据接收端；以及
所述第二数据代理装置使用所述密钥来对接收到的所述密文数据进行解密，以获取所述明文数据。
6.如权利要求5所述的数据交换系统，其特征在于，所述第一数据代理装置根据所述数据提供方提供的所述明文数据的类型，选择与所述明文数据的所述类型对应的数据加密方式，来对所述明文数据进行加密。
7.如权利要求6所述的数据交换系统，其特征在于，所述数据加密方式包括完全随机加密方式、确定性加密方式、顺序确定性加密方式和同态加密方式。
8.如权利要求5-7中任一项所述的数据交换系统，其特征在于，所述第一数据代理装置以SQL语句的形式，生成所述密文操作指令；以及
所述第二数据代理装置以所述SQL语句的形式，生成所述密文查询指令。
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