申请/专利权人：沈阳航空航天大学

申请日：2020-12-10

公开（公告）日：2024-02-02

公开（公告）号：CN112632297B

主分类号：G06F16/387

分类号：G06F16/387;G06F16/33;G06F16/31;G06F21/60;G06F16/9537

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.02#授权;2021.04.27#实质审查的生效;2021.04.09#公开

摘要：本发明公开了一种基于加密索引的安全空间文本skyline查询方法，所述方法包括：S1、将外包数据库中的空间文本数据对象创建IR‑tree索引并将其转变成向量形式，其中IR‑tree索引节点包含空间文本数据对象和最小边界矩形MBR；将空间文本skyline查询请求转变成向量的形式；采用非对称内积保持加密技术对每个IR‑tree索引节点中的空间文本数据和空间文本skyline查询请求进行一致性加密，形成安全的IR‑tree索引和安全的查询请求；S2、面向MBR计算空间文本数据对象、加密索引节点间的支配关系；S3、在支配关系的基础上实现基于加密索引的安全的空间文本skyline查询。本发明首次解决了外包数据库场景中隐私保护的空间文本数据skyline查询问题，具有较好的可用性。

主权项：1.一种基于加密索引的安全空间文本skyline查询方法，其特征在于，所述方法包括：S1、将外包数据库中的空间文本数据对象创建IR-tree索引并将其转变成向量形式，其中IR-tree索引节点包含空间文本数据对象和最小边界矩形MBR；将空间文本skyline查询请求转变成向量的形式；采用非对称内积保持加密技术对每个IR-tree索引节点中的空间文本数据和空间文本skyline查询请求进行一致性加密，形成安全的IR-tree索引和安全的查询请求；S2、面向MBR计算空间文本数据对象、加密索引节点间的支配关系；S3、在支配关系的基础上实现基于加密索引的安全的空间文本skyline查询；所述方法具体包括如下步骤：S11：发送安全索引：数据拥有者将对IR-tree中所有的索引节点进行一致性加密，并发送给云服务器；S12：发起加密空间文本skyline查询请求：授权用户将空间文本skyline查询请求分解成向量的形式，并进行加密后发送给云服务器；S13：基于MBR的空间文本相似度的安全计算：计算每个加密索引单元与每个查询请求间的空间文本相似度作为加密索引单元的派生维度；S14：基于MBR的空间文本支配关系的安全比较：根据加密索引单元数据计算索引单元间的空间文本支配关系，则被支配的索引单元中的数据对象也将被空间文本支配，逐层访问索引节点，直至访问到空间文本对象，并将支配关系结果放进skyline结果集中；S15：云服务器将基于安全索引的保护隐私的空间文本skyline查询结果发送给用户；确定所述MBR边界的最大和最小的两组位置坐标数据xmin,ymin和xmax,ymax，用xmin,ymin和xmax,ymax来表示MBR空间范围，MBR的文本向量表示为E.dv＝t1′,t2′,···,tb′，MBR的空间向量表示为E.lv＝xmin,xmin2,1|ymin,ymin2,1|xmax,xmax2,1|ymax,ymax2,1，其中坐标都是经过归一化计算后的值；将每个MBR的文本向量和空间向量拼接起来，并为拼接后的向量在最后填补一个附加维度值1，MBR向量最终表示为：E.v＝E.lv|E.dv|1；所述步骤S1形成安全的IR-tree索引具体包括：定义查询索引加密函数为EI·，索引E中的每个元素ei，使用加密函数EI·加密MBR向量，加密后的MBR向量为：其中M1，M2是两个d+1×d+1的随机可逆矩阵，MBR向量E.v被分裂成E′.v和E″.v，且满足E.v＝E′.v+E″.v；所述步骤S2面向MBR计算空间文本数据对象、加密索引节点间的支配关系，具体包括如下步骤：给定加密空间文本skyline查询请求ETQ＝{ETq1.v,ETq2.v,...,ETqm.v}，首先计算加密空间文本MBR索引节点EIei.v和EIej.v的空间文本相似性；然后根据空间文本支配计算定义，计算每对对应的派生维度EIei.v·ETqk.v和EIej.v·ETqk.v的空间文本支配关系；所述S3在支配关系的基础上实现基于加密索引的安全的空间文本skyline查询，具体包括如下步骤：S31、基于加密的加密索引EIE.v和安全查询请求ETQ＝{ETq1.v,ETq2.v,...,ETqm.v}，云计算平台将队列初始化为容器；S32、对于队列中的每个当前MBR索引节点或对象，计算派生维度，并确定它们每对之间的对应的空间文本支配关系；S33、排除被空间文本支配的索引节点，直到找到不受空间文本支配的空间文本对象作为skyline结果为止，云计算平台将其发送给相应的授权用户；所述步骤S3在支配关系的基础上实现基于加密索引的安全的空间文本skyline查询，具体包括如下步骤：输入为加密的IR-tree索引EIE.v和加密空间文本skyline查询请求ETQ＝{ETq1.v,ETq2.v,...,ETqm.v}，输出基于加密索引的空间文本skyline结果集S；云计算平台首先使用加密的IR-tree的根初始化队列；然后，直到队列为空，每次云计算平台都会从队列中读取元素e；如果e是一个对象，且IsSkyline初始化为1，则云计算平台确定S中的每个当前对象p和e之间的空间文本支配关系；如果p被e空间文本支配，则p不会成为最终的skyline对象，并从S中删除；如果e不能被S中的任何p空间文本支配，则e将作为当前skyline对象添加到S中；如果e是索引的一个MBR索引节点，读取e内的每个MBR索引节点e'，并使用面向MBR的空间文本支配的安全计算来计算e'是否在空间上由其他e'空间文本支配；如果不被空间文本支配，则将e'添加到队列中，当队列中的所有元素都被安全计算后，云计算平台将结果集合S返回给相应的授权用户。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 沈阳航空航天大学 一种基于加密索引的安全空间文本skyline查询方法

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