CN110830232B - 基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法及竞价系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法及竞价系统，隐蔽式竞价方法包括以下步骤：建立临时区块链；采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密数据两两进行比较，得到两两比较结果；对各两两比较结果进行排序，得到最终比较结果，并将最终比较结果记录于临时区块链上。本申请在不暴露参与者自身隐私信息的前提下进行竞价和比较，比较完成后仅公布比较结果，能够在保证竞价过程公正性的前提下保护各参与者的隐私信息不被公开。本申请能够对参与者在竞价过程中是否有数据造假行为进行审查，督促每个参与者自觉规范自身的行为，进一步保证竞价过程的公正性。

Description

基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法及竞价系统
技术领域
本申请属于数据安全技术领域，具体涉及一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法及竞价系统。
背景技术
竞价是目前各类项目招标中的重要环节，科学合理的竞价机制能够有效提高项目进展速度、节约项目成本。现有竞价环节为了保证公正性，通常采用完全公开的竞价机制。例如，招标方向所有投标方公开项目需求指标，每个投标方均对所有参与者公开自己提供的指标与报价。
以上传统的竞价机制虽然能够满足竞价过程的公正性，但完全公开的环境使得每位参与者的隐私信息均被暴露，这就会导致一些不公平竞争情况的出现。例如，投标方A与投标方B均公开了自己的报价，相互知道了产品或方案的隐私信息。这样投标方A和投标方B可以故意将自己的报价降至比其他投标方低，进行“价格战”。这类不正当的竞价行为将严重影响招标项目的后续开展，不利于招标方筛选出最适合的方案。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法及竞价装置。
根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法，其包括以下步骤：
建立临时区块链；
采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密数据两两进行比较，得到两两比较结果；
对各两两比较结果进行排序，得到最终比较结果，并将最终比较结果记录于临时区块链上。
上述基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法中，还包括数据审查步骤，所述数据审查步骤包括：
获取所有参与者的随机字段和哈希值并记录于临时区块链上；
竞价结束后，获取各参与者的自有数据，对各参与者的自有数据以及对应记录于临时区块链上的随机字段进行哈希运算，得到与各参与者对应的哈希值；
对计算得到的哈希值与记录于临时区块链上的哈希值进行比较，如果二者一致，则判定参与者在竞价过程中没有数据造假行为。
进一步地，记录于临时区块链上的所述哈希值是通过对添加有随机字段的自有数据进行哈希运算得到的。
上述基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法中，所述步骤采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密过程数据两两进行比较的具体过程为：
双方参与者在互相不透露自有数据a、b的情况下，共同约定整数U和正整数R，其中，整数U和正整数R需满足：2a2<U、2b2<U、2aR2<U、2bR2<U；
一方参与者利用自有数据a、选取的质数p和生成的随机整数r11与r12计算得到第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c，并将第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c发送给另一方参与者；
另一方参与者利用自有数据b、接收到的第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c以及生成的随机r2计算得到第三加密过程数据fc，并将第三加密过程数据fc发送给一方参与者；
一方参与者在接收到第三加密过程数据fc后，对选取的质数p进行取余计算，得到加密数据f，
f＝fc％p，其中，％表示取余；
一方参与者对加密数据f进行判断，并将判断结果记录于临时区块链上；
所有参与者两两进行加密过程数据的比较，得到两两比较结果。
进一步地，一方参与者计算得到的所述第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c分别为：
ac＝r11×a+p×r12；
r1c＝p-r11+p×r12；
式中，p表示一方参与者选取的质数，其满足：p>U；r11与r12表示在[2,R)区间内生成的随机整数。
进一步地，另一方参与者计算得到的第三加密过程数据fc为：
fc＝ac×r2+r1c×(r2×b)；
其中，r2表示在[2,R)区间内生成的随机整数。
进一步地，所述判断结果为：
如果f＜p/2则表示a＞b；
如果f＞p/2则表示a＜b；
如果f＝0则表示a＝b。
根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价系统，其包括：
临时区块链建立模块，用于建立临时区块链，以存储随机字段和哈希值等数据。
两两比较模块，采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密数据两两进行比较；
排序模块，用于对各两两比较结果进行排序，得到最终比较结果，并将最终比较结果记录于临时区块链上。
上述一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价系统中，还包括数据审查模块，所述数据审查模块用于对参与者在竞价过程中是否有数据造假行为进行审查；
所述数据审查模块包括获取子模块，哈希运算子模块和比较子模块；
所述获取子模块，用于获取所有参与者记录于临时区块链上的随机字段和哈希值以及各参与者的自有数据；
所述哈希运算子模块，用于对获取的参与者的自有数据和随机字段进行哈希运算，得到与各参与者对应的哈希值；
所述比较子模块，用于对计算得到的哈希值与获取的哈希值进行比较，如果二者一致，则表示参与者在竞价过程中没有数据造假行为。
根据本申请实施例的第三方面，本申请还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法的步骤。
根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请能够在不暴露参与者自身隐私信息的前提下进行竞价和比较，比较完成后仅公布比较结果，本申请在保证竞价过程公正性的前提下能够保护各参与者的隐私信息不被公开。本申请能够对参与者在竞价过程中是否有数据造假行为进行审查，督促每个参与者自觉规范自身的行为，进一步保证竞价过程的公正性。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。
附图说明
下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。
图1为本申请具体实施方式提供的一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法的流程图。
图2为本申请具体实施方式提供的一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法中各参与者的加密数据两两进行比较的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。
本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
如图1所示，本申请基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法包括以下步骤：
S1、建立临时区块链。
S2、采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密数据两两进行比较，得到两两比较结果。
S3、对各两两比较结果进行排序，得到最终比较结果，并将最终比较结果记录于临时区块链上。
采用本申请基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法进行竞价时，能够在不暴露参与者自身隐私信息的前提下进行竞价和比较，比较完成后仅公布比较结果，本申请在保证竞价过程公正性的前提下能够保护各参与者的隐私信息不被公开。
本申请基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法还包括数据审查步骤，其具体包括：
获取所有参与者的随机字段和哈希值并记录于临时区块链上。其中，记录于临时区块链上的哈希值是通过对添加有随机字段的自有数据进行哈希运算得到的。
竞价结束后，获取各参与者的自有数据，对各参与者的自有数据以及对应记录于临时区块链上的随机字段进行哈希运算，得到与各参与者对应的哈希值。
对计算得到的哈希值与记录于临时区块链上的哈希值进行比较，如果二者一致，则判定参与者在竞价过程中没有数据造假行为。
采用以上数据审查步骤能够进一步保证竞价过程的公正性。
上述步骤S2中，采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密过程数据两两进行比较，其具体过程为：
S21、双方参与者在互相不透露自有数据a、b的情况下，共同约定整数U和正整数R，其中，整数U和正整数R需满足：2a2<U、2b2<U、2aR2<U、2bR2<U。
具体地，考虑到数据的安全性，整数U可以为2256。
S22、一方参与者利用自有数据a、选取的质数p和生成的随机整数r11与r12计算得到第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c，并将第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c发送给另一方参与者。
第一加密过程数据ac为：ac＝r11×a+p×r12；
第二加密过程数据r1c为：r1c＝p-r11+p×r12。
其中，一方参与者选取的质数p满足：p>U。
随机整数r11与r12在[2,R)区间内随机生成。
由于另一方参与者不知晓质数p以及随机整数r11和r12的具体值，因此不能轻易推算出一方参与者的自有数据a。
S23、另一方参与者利用自有数据b、接收到的第一加密过程数据ac和
第二加密过程数据r1c以及生成的随机r2计算得到第三加密过程数据fc，并将
第三加密过程数据fc发送给一方参与者。
第三加密过程数据fc为：fc＝ac×r2+r1c×(r2×b)。
其中，随机整数r2在[2,R)区间内随机生成。
一方参与者难以通过第三加密过程数据fc推算出另一方参与者B的自有数据b。
S24、一方参与者在接收到第三加密过程数据fc后，对选取的质数p进行取余计算，得到加密数据f，
f＝fc％p，其中，％表示取余。
S25、一方参与者对加密数据f进行判断，并将判断结果记录于临时区块链上。
对加密数据f进行判断时，如果f＜p/2则表示a＞b；如果f＞p/2则表示a＜b；如果f＝0则表示a＝b。
S26、所有参与者利用步骤S21～S25两两进行加密过程数据的比较，得到两两比较结果。
为便于更清楚明了地对本申请基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法进行理解，下面通过一具体的实施例对本申请提供的基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法进行详细说明。
假设竞价过程的参与者有招标方Z、投标方A和投标方B。招标方Z、投标方A和投标方B分别对应拥有某类正整数数据z、a和b，这些数据需要在彼此保密的情况下比较大小。
假设招标方Z、投标方A和投标方B的自有数据如表1所示。
表1招标方Z、投标方A和投标方B的自有数据
参与者 指标1 预算/报价
招标方Z 54 7
投标方A 62 10
投标方B 60 5
采用步骤S21～S25的方法对招标方Z的报价z＝7与投标方A的报价a＝10进行比较，其具体过程为：
招标方Z与投标方A共同约定整数U和正整数R分别为：U＝10000000，R＝50。
招标方Z选取质数p为：p＝10000481；在[2,50)内生成两个随机整数r11＝39，r12＝46；计算得出ad＝273，ac＝460022399，r1c＝140006695。招标方Z将第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c发送给投标方A。
投标方A在[2,50)内生成的随机整数r2为：r2＝29，计算得出第三加密过程数据fc为：fc＝53942591121。投标方A将fc发送给招标方Z。
招标方Z计算得到加密数据f为：f＝9997088，经判断得到，f>p/2，其中，p/2＝5000240.5，则招标方Z的报价小于投标方A的报价。将该比较结果公布于临时区块链上。
采用与步骤S21～S25相同的方法，分别比较招标方Z的报价与投标方B的报价，以及投标方A的报价与投标方B的报价。
对以上所有两两比较结果进行排序，得到最终结果为：投标方B的报价<招标方Z的报价<投标方A的报价。
同理，对于招标方Z、投标方A和投标方B的指标1，也采用与步骤S21～S26相同的方法得到最终结果。
在以上基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法的基础上，本申请还提供了一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价系统，其包括：
临时区块链建立模块，用于建立临时区块链，以存储随机字段和哈希值等数据。
两两比较模块，采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密数据两两进行比较。
排序模块，用于对各两两比较结果进行排序，得到最终比较结果，并将最终比较结果记录于临时区块链上。
本申请基于同态加密算法的隐蔽式竞价系统还包括数据审查模块，数据审查模块用于对参与者在竞价过程中是否有数据造假行为进行审查。
其中，数据审查模块包括获取子模块，哈希运算子模块和比较子模块。
获取子模块，用于获取所有参与者记录于临时区块链上的随机字段和哈希值以及各参与者的自有数据。
哈希运算子模块，用于对获取的参与者的自有数据和随机字段进行哈希运算，得到与各参与者对应的哈希值。
比较子模块，用于对计算得到的哈希值与获取的哈希值进行比较，如果二者一致，则表示参与者在竞价过程中没有数据造假行为。
需要说明的是：上述实施例提供的基于同态加密算法的隐蔽式竞价系统仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将隐蔽式竞价系统的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的隐蔽式竞价系统与隐蔽式竞价方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本申请基于同态加密算法的隐蔽式竞价系统通过设置两两比较模块，，该模块采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密数据两两进行比较，得到两两比较结果，能够在保证竞价过程公正性的前提下保护各参与者的隐私信息不被公开。
本申请基于同态加密算法的隐蔽式竞价系统通过设置数据审查模块，在竞价结束后，能够对参与者在竞价过程中是否有数据造假行为进行审查，督促每个参与者自觉规范自身的行为，进一步保证竞价过程的公正性。
基于上述隐蔽式竞价系统中各模块的硬件实现，为了实现本申请实施例提供的隐蔽式竞价方法，本申请实施例还提供了一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价装置，其包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器。其中所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行如下步骤：
建立临时区块链。
采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密数据两两进行比较，得到两两比较结果。
对各两两比较结果进行排序，得到最终比较结果，并将最终比较结果记录于临时区块链上。
在示例性实施例中，本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，是计算机可读存储介质，例如，包括计算机程序的存储器，上述计算机程序可由隐蔽式竞价装置中的处理器执行，以完成上述隐蔽式竞价方法中的所述步骤。
计算机可读存储介质可以是磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic randomaccess memory)、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，ErasableProgrammable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)等存储器。
以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立临时区块链；
采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密数据两两进行比较，得到两两比较结果，其具体过程为：
双方参与者在互相不透露自有数据a、b的情况下，共同约定整数U和正整数R，其中，整数U和正整数R需满足：2a2<U、2b2<U、2aR2<U、2bR2<U；
一方参与者利用自有数据a、选取的质数p和生成的随机整数r11与r12计算得到第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c，并将第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c发送给另一方参与者；
另一方参与者利用自有数据b、接收到的第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c以及生成的随机r2计算得到第三加密过程数据fc，并将第三加密过程数据fc发送给一方参与者；
一方参与者在接收到第三加密过程数据fc后，对选取的质数p进行取余计算，得到加密数据f，
f＝fc％p，其中，％表示取余；
一方参与者对加密数据f进行判断，并将判断结果记录于临时区块链上；所述判断结果为：
如果f＜p/2则表示a＞b；
如果f＞p/2则表示a＜b；
如果f＝0则表示a＝b；
所有参与者两两进行加密过程数据的比较，得到两两比较结果；
对各两两比较结果进行排序，得到最终比较结果，并将最终比较结果记录于临时区块链上。
2.根据权利要求1所述的基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法，其特征在于，还包括数据审查步骤，所述数据审查步骤包括：
获取所有参与者的随机字段和哈希值并记录于临时区块链上；
竞价结束后，获取各参与者的自有数据，对各参与者的自有数据以及对应记录于临时区块链上的随机字段进行哈希运算，得到与各参与者对应的哈希值；
对计算得到的哈希值与记录于临时区块链上的哈希值进行比较，如果二者一致，则判定参与者在竞价过程中没有数据造假行为。
3.根据权利要求2所述的基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法，其特征在于，记录于临时区块链上的所述哈希值是通过对添加有随机字段的自有数据进行哈希运算得到的。
4.根据权利要求1所述的基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法，其特征在于，一方参与者计算得到的所述第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c分别为：
ac＝r11×a+p×r12；
r1c＝p-r11+p×r12；
式中，p表示一方参与者选取的质数，其满足：p>U；r11与r12表示在[2,R)区间内生成的随机整数。
5.根据权利要求4所述的基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法，其特征在于，另一方参与者计算得到的第三加密过程数据fc为：
fc＝ac×r2+r1c×(r2×b)；
其中，r2表示在[2,R)区间内生成的随机整数。
6.一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价系统，其特征在于，包括：
临时区块链建立模块，用于建立临时区块链，以存储随机字段和哈希值数据；
两两比较模块，采用同时具有加法同态性和乘法同态性的同态加密算法对各参与者的自有数据进行加密，并对各参与者的加密数据两两进行比较，其具体过程为：
双方参与者在互相不透露自有数据a、b的情况下，共同约定整数U和正整数R，其中，整数U和正整数R需满足：2a2<U、2b2<U、2aR2<U、2bR2<U；
一方参与者利用自有数据a、选取的质数p和生成的随机整数r11与r12计算得到第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c，并将第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c发送给另一方参与者；
另一方参与者利用自有数据b、接收到的第一加密过程数据ac和第二加密过程数据r1c以及生成的随机r2计算得到第三加密过程数据fc，并将第三加密过程数据fc发送给一方参与者；
一方参与者在接收到第三加密过程数据fc后，对选取的质数p进行取余计算，得到加密数据f，
f＝fc％p，其中，％表示取余；
一方参与者对加密数据f进行判断，并将判断结果记录于临时区块链上；所述判断结果为：
如果f＜p/2则表示a＞b；
如果f＞p/2则表示a＜b；
如果f＝0则表示a＝b；
所有参与者两两进行加密过程数据的比较，得到两两比较结果；
排序模块，用于对各两两比较结果进行排序，得到最终比较结果，并将最终比较结果记录于临时区块链上。
7.根据权利要求6所述的一种基于同态加密算法的隐蔽式竞价系统，其特征在于，还包括数据审查模块，所述数据审查模块用于对参与者在竞价过程中是否有数据造假行为进行审查；
所述数据审查模块包括获取子模块，哈希运算子模块和比较子模块；
所述获取子模块，用于获取所有参与者记录于临时区块链上的随机字段和哈希值以及各参与者的自有数据；
所述哈希运算子模块，用于对获取的参与者的自有数据和随机字段进行哈希运算，得到与各参与者对应的哈希值；
所述比较子模块，用于对计算得到的哈希值与获取的哈希值进行比较，如果二者一致，则表示参与者在竞价过程中没有数据造假行为。
8.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述基于同态加密算法的隐蔽式竞价方法的步骤。
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