申请/专利权人：湖南大学

申请日：2023-12-19

公开（公告）日：2024-03-12

公开（公告）号：CN117688065A

主分类号：G06F16/2458

分类号：G06F16/2458;G06F16/31;G06F16/248;G06F16/2455

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.03.29#实质审查的生效;2024.03.12#公开

摘要：本发明涉及混合存储区块链结构中多关键词布尔Top‑K验证查询方法，具体涉及基于混合存储区块链的可验证布尔Top‑K查询方法，属于可验证查询技术领域。通过四个算法来实现可验证布尔Top‑K查询。1.系统初始化方法，包括系统参数和公私钥对的生成。2.数据摘要生成方法，区块链节点对收到的数据进行摘要生成，生成可验证数据结构。3.查询结果及其证明生成方法，对符合查询条件的结果返回，以及查询结果正确性的证明。4.查询结果验证方法，包括对查询结果和查询表达式的匹配验证方法和Top‑K排名验证方法，以简短的摘要和验证证明实现了混合存储区块链中的布尔Top‑K查询的查询验证。

主权项：1.基于混合存储区块链的可验证布尔Top-K查询方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、系统初始化方法：KeyGen1λ-pk,sk，给定安全参数区块链节点生成公钥pk＝{N,g,QRN}和私钥sk＝p-1q-1；其中为RSA累加器参数，p和q是两个大素数，|p·q|＞3λ，g是循环群QRN的生成元；步骤2、数据摘要生成方法：ADSGenD,pk→{φI,φC,φM,φR}，区块链节点对接收到的数据进行摘要生成；其中，H为通用抗碰撞哈希函数，Px∈{0,1}3λ代表x对应的素数值；步骤2.1、对数据D中的所有对象根据关键词进行倒排索引，并生成索引对象wi,oj，每个索引对象wi,oj代表对象oj存在关键词wi，并生成索引对象集合InvertIndexObjectSet:IO，其中IO[t]代表第t个块的索引对象集合，包含块内的所有索引对象，φI代表索引对象集合IO的摘要；步骤2.2、对数据D中每个关键词生成计数对象代表关键词wi的对象为个，生成对象数量集合ObjectCountSet:OC，其中OC[t]代表第t个块的计数对象集合，φC代表对象数量集合OC的验证摘要；步骤2.3、对数据D中所有对象根据关键词进行倒排索引，生成不匹配对象wi,oj，每个不匹配对象wi,oj代表oj不存在关键词wi，并生成不匹配对象集合MismatchedObjectSet:MO，其中MO[t]代表第t个块的不匹配对象集合，φM代表不匹配对象集合MO的验证摘要；步骤2.4、对数据D中的所有对象按照数值属性大小生成比较对象oi,oj，代表oi数值属性大于oj，并生成比较对象集合ObjectRankSet:OR，其中OR[t]代表第t个块的比较对象集合，φR代表对象比较集合OR的验证摘要；步骤2.5、计算 步骤3、查询结果及证明生成方法：包括查询方法：SearchΩ,K→RES,VO，用户向云服务器发起查询Q＝Ω,K，代表查询满足布尔表达式Ω的前K个查询结果，其中布尔表达式Ω为合取范式CNF，例如w1∧w2∨w3，代表符合关键词w1并且符合关键词w2或w3，云服务器返回结果RES；证明生成方法：ProofGenΩ,K→VO，生成查询结果符合布尔表达式和Top-K排名的证明；步骤3.1、查询出集合OC[t]中符合第一个关键词的数量对象并放入SRC中；查询出集合IO[t]中所有的符合关键词w1的索引对象w1,oj，令其为Set1，对Set1遍历，将符合完整布尔表达式Ω的对象oi,将w1,oi放入SRI，对符合第一个关键词的但没有满足完整条件的对象oj，将w1,oj放入计算 其中SRI代表匹配查询条件的查询结果集合，代表部分匹配的查询结果集合，οC代表匹配第一个关键词的对象数量的证明，οI代表SRI和中对象匹配第一个关键词证明；步骤3.2、对每个中索引对象w1,oj的对象oj，生成后续布尔表达式的不匹配对象，例如w1∧w2∨w3中，对每个oj生成w2,oj,w3,oj，放放入SRM中，并计算其中SRM代表中对象不匹配关键词的不匹配对象集合，οM代表SRM中的不匹配对象集合的证明；步骤3.3、找出SRI中的对象排序的Top-K个匹配对象{w1,o1,w1,o2,…w1,ok}，放入SRK中，其他匹配对象放入中，对中的对象生成比较对象ok,oj，代表oj在排序上小于ok，将这些比较对象存入SRR，并计算其中SRK代表符合完整查询条件的数值排序前K个对象集合，代表K个之外的对象集合，οR代表匹配对象的数值属性排序证明；步骤3.4、返回云服务器中SRK中对象的原始数据RES，验证对象VO；其中步骤4、查询结果验证方法：VerifyRES,VO,Ω,K-{0,1}，用户对查询结果RES，验证对象VO,查询条件Ω,K，进行验证，只有当查询结果RES是满足布尔表达式Ω的对象中的Top-K个时返回1表示验证成功，其他情况返回0表示验证失败；步骤4.1、从区块链中获取验证数据结构ADS：{φI,φC,φM,φR}辅助验证；步骤4.2、验证SRCw,count的关键词w是否匹配布尔表达式Ω，计算等式是否正确；错误则返回0，表示验证失败，验证结束；正确则继续验证；步骤4.3、验证中对象数量之和以及关键词是否等于SRC，计算等式是否正确；错误则返回0，表示验证失败，验证结束；正确则继续验证；步骤4.4、验证SRM的对象和数量是否匹配，即是否对中的每个对象，SRM中都有足够的不匹配证明，并计算等式是否正确；错误则返回0，表示验证失败，验证结束；正确则继续验证；步骤4.5、验证SRK,SRR对象标识是否匹配,即SRR中的匹配对象ok,oj中oj是否均在中，ok是否为SRK中最小的对象；计算等式是否正确；错误则返回0，表示验证失败，验证结束；正确则返回1，验证成功。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 湖南大学 一种基于混合存储区块链的可验证布尔Top-K查询方法

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