一种支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110247913A(43)申请公布日2019.09.17(21)申请号201910525726.X(22)申请日2019.06.18(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市建设北路二段4号(72)发明人廖永建吴宇王勇王栋张准(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人管高峰(51)Int.Cl.H04L29/06(2006.01)H04L29/08(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法(57)摘要本发明公开了一种支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法，包括：步骤10，客户端生成用于矩阵转换的向量和稀疏矩阵；步骤20，客户端利用生成的向量和稀疏矩阵，对A矩阵和B矩阵进行转换得到盲化矩阵，其中，在对B矩阵进行转换前，需要将B矩阵分割成B1矩阵和B2矩阵，且B＝B1+B2；然后将盲化矩阵打包成两个矩阵对分别发送给两个不同的云服务器；步骤30，两个不同的云服务器根据接收到的矩阵对进行矩阵乘法计算，得到矩阵对计算结果，并将矩阵对计算结果返回给客户端；步骤40，客户端对接收到两个云服务器返回的矩阵对计算结果进行恢复并验证。本发明可以防止客户端数据的信息泄露，包括矩阵中大量零元素的信息。CN110247913ACN110247913A权利要求书1/2页1.一种支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法，设原始矩阵为(A·B)，A是m×n的矩阵，B是n×s的矩阵，其特征在于，包括如下步骤：步骤10，客户端生成用于矩阵转换的向量和稀疏矩阵；步骤20，客户端利用生成的向量和稀疏矩阵，对A矩阵和B矩阵进行转换得到盲化矩阵，其中，在对B矩阵进行转换前，需要将B矩阵分割成B1矩阵和B2矩阵，且B＝B1+B2；然后将盲化矩阵打包成两个矩阵对分别发送给两个不同的云服务器；步骤30，两个不同的云服务器根据接收到的矩阵对进行矩阵乘法计算，得到矩阵对计算结果，并将矩阵对计算结果返回给客户端；步骤40，客户端对接收到两个云服务器返回的矩阵对计算结果进行恢复并验证。2.根据权利要求1所述的支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法，其特征在于，步骤10中客户端生成用于矩阵转换的向量的方法为：客户端生成用于转换矩阵的两个随机列向量α和β，α是m×1的向量，β是n×1的向量。3.根据权利要求2所述的支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法，其特征在于，步骤10中客户端生成用于矩阵转换的稀疏矩阵的方法为：步骤12.1，客户端生成4个不含零元素的向量θ:{θ1,......,θm}、γ:{γ1,......,γn}、μ:{μ1,......,μs}和λ:{λ1,......,λs}；步骤12.2，客户端生成4个随机置换函数π1、π2、π3和π4；步骤12.3，客户端利用4个不含零元素的向量和4个随机置换函数生成8个稀疏矩阵：其中δx,y为克罗内克函数，当x与y相等时函数值为1，否则为0；πk(i)......(k＝1,2,3,4)为置换函数，为对应的反置换函数。4.根据权利要求3所述的支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法，其特征在于，步骤20中客户端利用生成的向量和稀疏矩阵对A矩阵进行转换的方法为：步骤21.1，客户端利用向量α和β转换A矩阵得到：A'＝A+αβT；步骤21.2，客户端利用稀疏矩阵对A'再进行转换得到盲化矩阵A”＝P1A'P2。5.根据权利要求4所述的支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法，其特征在于，步骤20中客户端利用生成的向量和稀疏矩阵对B矩阵进行转换的方法为：步骤22.1，客户端将B矩阵分割成B1矩阵和B2矩阵，且B＝B1+B2；步骤22.2，客户端利用稀疏矩阵分别对B1矩阵和B2矩阵进行转换得到盲化矩阵和6.根据权利要求5所述的支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法，其特征在于，步骤22.1，客户端将B矩阵分割成B1矩阵和B2矩阵的方法为：客户端生成一个二进制向量ω:{ω1,......,ωs}，其中，ω的元素只有0和1；然后利用二进制向量ω，当ωi为1时，将B矩阵的第i列元素作为B1矩阵第i列的元素，B2矩阵的第i列元素全部赋值为0；当ωi为0时，将B矩阵的第i列元素作为B2矩阵第i列的元素，B1矩阵的第i列元素全部赋值为0。7.根据权利要求5所述的支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法，其特征2CN110247913A权利要求书2/2页在于，步骤20中将盲化矩阵打包成两个矩阵对(A”、B1')和(A”、B2')。8.根据权利要求7所述的支持矩阵零元素隐私保护的安全矩阵乘法外包方法