CN116318621B - 一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统 - Google Patents

一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统,包括同态加密模块、数据传输模块、数据处理模块、架构管理模块和用户衔接模块,所述同态加密模块用于对设备产生的数据进行加密处理,所述数据传输模块用于传输数据信息,所述数据处理模块用于对加密数据进行计算处理,所述架构管理模块用于对物联网中的设备以及系统运作进行管理,所述用户衔接模块用于获取用户的需求信息;本系统在得到应用数据的值前,所有的数据都处于加密状态,能够有效地保护设备的真实数据不流出,使产业的各个终端的隐私得到保护。

Description

一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统
技术领域
本发明涉及电数字数据处理领域,具体涉及一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统。
背景技术
在产业物联网领域,大量传感器、设备和系统都能够产生海量的数据,这些数据在云端进行存储和处理,因此隐私保护和数据安全性成为了一个非常关键的问题,传统的数据加密方案存在着计算复杂度高、数据处理效率低等问题,不利于在产业中应用。
背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。
现在已经开发出了很多物联数据处理系统,经过我们大量的检索与参考,发现现有的物联数据处理系统有如公开号为CN103561083B所公开的系统,这些系统一般包括:所述物联网设备向所述通用存储系统的数据接口发送HTTP请求消息;所述HTTP请求消息包含资源定位信息、资源类型信息和资源操作信息;所述通用存储系统的数据接口验证所述物联网设备是否合法;在确定所述物联网设备合法后,所述数据接口根据所述HTTP请求消息中的资源定位信息查找资源;所述数据接口调用所述资源所属的插件,来处理所述HTTP请求消息中的资源操作信息所指定的操作。但该系统中设备产生的数据未经过保密处理,导致数据容易泄露。
发明内容
本发明的目的在于,针对所存在的不足,提出了一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统。
本发明采用如下技术方案:
一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统,包括同态加密模块、数据传输模块、数据处理模块、架构管理模块和用户衔接模块;
所述同态加密模块用于对设备产生的数据进行加密处理,所述数据传输模块用于传输数据信息,所述数据处理模块用于对加密数据进行计算处理,所述架构管理模块用于对物联网中的设备以及系统运作进行管理,所述用户衔接模块用于获取用户的需求信息;
所述架构管理模块包括设备存储单元、映射单元和管理单元,所述设备存储单元用于保存物联网内的设备信息,所述映射单元用于记录每个应用数据与设备的映射关系,所述管理单元用于对新设备的添加、新应用数据的添加以及用户的需求进行处理;
用户通过本系统获得产业应用数据值的过程包括如下步骤:
S1、所述管理单元接收到用户的应用数据信息;
S2、所述映射单元根据应用数据找到映射的设备信息;
S3、通过所述设备存储单元找到对应设备的通讯信息;
S4、管理单元根据通讯信息获取设备产生的数据,设备产生的数据通过加密处理后发送给所述管理单元;
S5、所述数据处理模块对加密的数据进行计算处理得到应用数据值的加密状态;
S6、将应用数据值进行解密后反馈给用户;
进一步的,所述管理单元包括交互寄存器、读写处理器和分析处理器,所述交互寄存器用于保存接收的信息以及需要发送的信息,所述读写处理器用于获取物联网内设备的数据以及在所述设备存储单元和映射单元中写入信息,所述分析处理器用于对新应用数据的映射关系进行分析;
进一步的,所述数据传输模块包括标签检测单元,当物联网中的设备向所述管理单元发送数据时,所述标签检测单元会对数据中的加密标签进行检测,若发现无加密标签或者加密标签不符合要求,所述数据传输模块将不传输该数据;
所述加密标签具有k位数值,分别用表示,i表示位数;
所述标签检测单元根据下式等式对加密标签进行判断:
其中,max是与/>的较大者,min是/>的较小者;
当满足上述等式时,为加密标签,当不满足上述等式时,非加密标签;
进一步的,所述同态加密模块包括加密单元和解密单元,所述加密单元能够生成一个加密程序包,所述加密程序包被发送至物联网中的设备,所述加密程序包能够对物联网设备产生的原始数据进行加密处理,所述解密单元用于对所述数据处理模块的处理结果进行解密;
进一步的,所述数据处理模块包括算法处理库和运行单元,所述算法处理库内保存了将设备数据处理成应用数据的可执行程序,每个可执行程序与一个应用数据的编号对应,所述运行单元用于运行可执行程序并计算得到应用数据值。
本发明所取得的有益效果是:
本系统设备产生的真实数据不会流出该设备外,但用户依然能够获取基于这些设备数据得到的应用数据,在保障产业顺利运行的同时保护了设备的数据隐私,本系统能够基于新应用数据的说明内容生成可执行程序,方便系统的功能扩展以及提高了自动化能力,本系统将设备数据进行加密后还添加了标签,防止因外界因素导致未加密的数据被输出至设备外,更好地保护了数据的隐私。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而所提供的附图仅用于提供参考与说明,并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明整体结构框架示意图;
图2为本发明架构管理模块构成示意图;
图3为本发明管理单元构成示意图;
图4为本发明同态加密模块构成示意图;
图5为本发明数据处理模块构成示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用,本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用,在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外,本发明的附图仅为简单示意说明,并非依实际尺寸的描绘,事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容,但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一:本实施例提供了一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统,结合图1,包括同态加密模块、数据传输模块、数据处理模块、架构管理模块和用户衔接模块;
所述同态加密模块用于对设备产生的数据进行加密处理,所述数据传输模块用于传输数据信息,所述数据处理模块用于对加密数据进行计算处理,所述架构管理模块用于对物联网中的设备以及系统运作进行管理,所述用户衔接模块用于获取用户的需求信息;
所述架构管理模块包括设备存储单元、映射单元和管理单元,所述设备存储单元用于保存物联网内的设备信息,所述映射单元用于记录每个应用数据与设备的映射关系,所述管理单元用于对新设备的添加、新应用数据的添加以及用户的需求进行处理;
用户通过本系统获得产业应用数据值的过程包括如下步骤:
S1、所述管理单元接收到用户的应用数据信息;
S2、所述映射单元根据应用数据找到映射的设备信息;
S3、通过所述设备存储单元找到对应设备的通讯信息;
S4、管理单元根据通讯信息获取设备产生的数据,设备产生的数据通过加密处理后发送给所述管理单元;
S5、所述数据处理模块对加密的数据进行计算处理得到应用数据值的加密状态;
S6、将应用数据值进行解密后反馈给用户;
所述管理单元包括交互寄存器、读写处理器和分析处理器,所述交互寄存器用于保存接收的信息以及需要发送的信息,所述读写处理器用于获取物联网内设备的数据以及在所述设备存储单元和映射单元中写入信息,所述分析处理器用于对新应用数据的映射关系进行分析;
所述数据传输模块包括标签检测单元,当物联网中的设备向所述管理单元发送数据时,所述标签检测单元会对数据中的加密标签进行检测,若发现无加密标签或者加密标签不符合要求,所述数据传输模块将不传输该数据;
所述加密标签具有k位数值,分别用表示,i表示位数;
所述标签检测单元根据下式等式对加密标签进行判断:
其中,max是与/>的较大者,min是/>的较小者;
当满足上述等式时,为加密标签,当不满足上述等式时,非加密标签;
所述同态加密模块包括加密单元和解密单元,所述加密单元能够生成一个加密程序包,所述加密程序包被发送至物联网中的设备,所述加密程序包能够对物联网设备产生的原始数据进行加密处理,所述解密单元用于对所述数据处理模块的处理结果进行解密;
所述数据处理模块包括算法处理库和运行单元,所述算法处理库内保存了将设备数据处理成应用数据的可执行程序,每个可执行程序与一个应用数据的编号对应,所述运行单元用于运行可执行程序并计算得到应用数据值。
实施例二:本实施例包含了实施例一中的全部内容,提供了一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统,包括同态加密模块、数据传输模块、数据处理模块、架构管理模块和用户衔接模块;
所述同态加密模块用于对设备产生的数据进行加密处理,所述数据传输模块用于传输数据信息,所述数据处理模块用于对加密数据进行计算处理,所述架构管理模块用于对物联网中的设备进行管理,所述用户衔接模块用于获取用户的需求信息;
结合图2,所述架构管理模块包括设备存储单元、映射单元和管理单元,所述设备存储单元用于保存物联网内的设备信息,所述映射单元用于记录每个应用数据与设备的映射关系,一个应用数据能够映射至一个或多个设备,所述管理单元用于对新设备的添加、新应用数据的添加以及用户的需求进行处理;
结合图3,所述管理单元包括交互寄存器、读写处理器和分析处理器,所述交互寄存器用于保存接收的信息以及需要发送的信息,所述读写处理器用于获取物联网内设备的数据以及在所述设备存储单元和映射单元中写入信息,所述分析处理器用于对新应用数据的映射关系进行分析;
当添加物联网的新设备时,所述交互寄存器接收到包括新设备通讯地址和新设备对应的数据类型说明的信息,所述数据传输模块根据新设备通讯地址与新设备建立连接,所述读写处理器在所述设备存储单元中创建新的设备编号,并将新设备通讯地址和对应的数据类型说明作为关联的信息记录在所述设备存储单元中;
当添加新的应用数据时,所述交互寄存器接收到新应用数据的说明内容,所述分析处理器根据说明内容确定映射的设备,所述读写处理器将新的映射关系记录在所述映射单元中;
当用户通过所述用户衔接模块输入需求信息时,所述交互寄存器接收到需求信息中的应用数据,所述交互寄存器将应用数据发送给所述映射单元,所述映射单元将映射的设备通讯地址反馈给读写处理器,所述读写处理器获取对应设备产生的数据并将数据发送给所述数据处理模块,所述数据处理模块将处理结果返回给交互寄存器,所述交互寄存器再将处理结果反馈给用户;
所述用户衔接模块包括交互单元、验证单元和连接单元,所述交互单元用于输入信息,所述验证单元用于验证用户的身份信息,所述连接单元用于身份信息通过验证后在交互单元与交互寄存器之间建立传输通道;
结合图4,所述同态加密模块包括加密单元和解密单元,所述加密单元能够生成一个加密程序包,所述加密程序包被发送至物联网中的设备,所述加密程序包能够对物联网设备产生的原始数据进行加密处理,所述解密单元用于对所述数据处理模块的处理结果进行解密;
所述加密程序包中设有4个参数p、q、n、e,其中,p、q为不同的两个质数,n=p*q,e是与(p-1)*(q-1)互质的整数,并根据下式对原文m加密得到密文m’:
其中,r为与n互质的随机数,由加密单元产生并发送给对应设备的的加密程序包中;
所述解密单元根据下式将处理后的密文c’解密得到原文c:
其中,参数d满足,/>表示随机数r模n的乘法逆元;
所述加密程序包对数据进行加密处理后,给加密后的数据添加加密标签,所述加密标签不参与后续数据处理模块中对加密数据的计算处理;
所述数据传输模块包括标签检测单元,当物联网中的设备向所述管理单元发送数据时,所述标签检测单元会对数据中的加密标签进行检测,若发现无加密标签或者加密标签不符合要求,所述数据传输模块将不传输该数据;
所述加密标签具有k位数值,分别用表示,i表示位数;
所述标签检测单元根据下式等式对加密标签进行判断:
其中,max是与/>的较大者,min是/>的较小者;
当满足上述等式时,为加密标签,当不满足上述等式时,非加密标签;
结合图5,所述数据处理模块包括算法处理库和运行单元,所述算法处理库内保存了将设备数据处理成应用数据的可执行程序,每个可执行程序与一个应用数据的编号对应,所述运行单元用于运行可执行程序并计算得到应用数据值;
当用户通过所述用户衔接模块输入需求信息时,所述数据处理模块接收到交互寄存器发送的应用数据编号,然后根据编号将对应的可执行程序发送给所述运行单元,所述运行单元基于可执行程序中的前置部分申请内存,并等待接收所述读写处理器发送具体的数据,申请的内存包括启动内存、中间内存和结束内存,当申请的启动内存接收到完整的数据后,所述运行单元基于可执行程序对数据进行处理,产生的中间数据保存在中间内存,当结束内存保存最终结果后,结束对可执行程序的运行,并将结束内存中的数据发送给交互寄存器;
所述分析处理器包括自然语言识别处理器、逻辑识别处理器、基础代码库和可执行程序生成器,所述自然语言识别处理器用于从新应用数据的说明内容中提取出相关的物联网内设备,所述逻辑识别处理器用于从新应用数据的说明内容中确定对物联网设备产生数据的处理方式以及先后关系,所述基础代码库用于保存基础计算程序,例如求和程序、均值程序和方差程序等,所述可执行程序生成器基于自然语言识别处理器和逻辑识别处理器的识别结果将对应的基础计算程序进行重构,得到能够输出应用数据值的可执行程序;
每个物联网设备产生的数据名称被记录在所述自然语言识别处理器中,所述自然语言识别处理器将记录的名称与说明内容进行比较,对于存在于说明内容中的名称生成一个节点,每个节点对应的物联网设备与应用数据产生映射关系;
一些处理数据的方式名称以及逻辑名称被记录在所述逻辑识别处理器中,所述逻辑识别处理器将记录的名称与说明内容进行比较,当检测到方式名称时,生成一个节点,当检测到逻辑名称时,根据逻辑名称的含义以及逻辑名称的位置将新生成的节点与已有的节点连接,形成节点网络;
所述可执行程序生成器对节点网络进行扫描,当扫描到数据名称对应的节点时,生成前置部分的程序代码,当扫描到方式名称对应的节点时,从所述基础代码库中复制得到对应,基础计算程序,然后根据节点的连接关系调整基础计算程序的顺序并对输入输出项进行补充,最终得到一个完整的可执行程序。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例,并非因此局限本发明的保护范围,所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化,均包含于本发明的保护范围内,此外,随着技术发展其中的元素可以更新的。

Claims (4)

1.一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统,其特征在于,包括同态加密模块、数据传输模块、数据处理模块、架构管理模块和用户衔接模块;
所述同态加密模块用于对设备产生的数据进行加密处理,所述数据传输模块用于传输数据信息,所述数据处理模块用于对加密数据进行计算处理,所述架构管理模块用于对物联网中的设备以及系统运作进行管理,所述用户衔接模块用于获取用户的需求信息;
所述架构管理模块包括设备存储单元、映射单元和管理单元,所述设备存储单元用于保存物联网内的设备信息,所述映射单元用于记录每个应用数据与设备的映射关系,所述管理单元用于对新设备的添加、新应用数据的添加以及用户的需求进行处理;
用户通过本系统获得产业应用数据值的过程包括如下步骤:
S1、所述管理单元接收到用户的应用数据信息;
S2、所述映射单元根据应用数据找到映射的设备信息;
S3、通过所述设备存储单元找到对应设备的通讯信息;
S4、管理单元根据通讯信息获取设备产生的数据,设备产生的数据通过加密处理后发送给所述管理单元;
S5、所述数据处理模块对加密的数据进行计算处理得到应用数据值的加密状态;
S6、将应用数据值进行解密后反馈给用户;
所述数据传输模块包括标签检测单元,当物联网中的设备向所述管理单元发送数据时,所述标签检测单元会对数据中的加密标签进行检测,若发现无加密标签或者加密标签不符合要求,所述数据传输模块将不传输该数据;
所述加密标签具有k位数值,分别用表示,i表示位数;
所述标签检测单元根据下式等式对加密标签进行判断:
其中,max是与/>的较大者,min是/>的较小者;
当满足上述等式时,为加密标签,当不满足上述等式时,非加密标签。
2.如权利要求1所述的一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统,其特征在于,所述管理单元包括交互寄存器、读写处理器和分析处理器,所述交互寄存器用于保存接收的信息以及需要发送的信息,所述读写处理器用于获取物联网内设备的数据以及在所述设备存储单元和映射单元中写入信息,所述分析处理器用于对新应用数据的映射关系进行分析。
3.如权利要求2所述的一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统,其特征在于,所述同态加密模块包括加密单元和解密单元,所述加密单元能够生成一个加密程序包,所述加密程序包被发送至物联网中的设备,所述加密程序包能够对物联网设备产生的原始数据进行加密处理,所述解密单元用于对所述数据处理模块的处理结果进行解密。
4.如权利要求3所述的一种基于同态加密的产业物联数据隐私保护系统,其特征在于,所述数据处理模块包括算法处理库和运行单元,所述算法处理库内保存了将设备数据处理成应用数据的可执行程序,每个可执行程序与一个应用数据的编号对应,所述运行单元用于运行可执行程序并计算得到应用数据值。
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GR01 Patent grant
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