正确性可验证的密文图数据最短路径外包计算方案

doi:10.11896/jsjkx.230200031

计算机科学››2024,第51卷››问题（5）: 400-413.数字对象标识：10.11896/jsjkx.230200031

正确性可验证的密文图数据最短路径外包计算方案

丁红发^{1, 2},于莹莹¹,蒋合领¹

1贵州财经大学信息学院贵州省大数据统计分析重点实验室贵阳 550025
2贵州大学公共大数据国家重点实验室贵阳 550025

收稿日期:2023-02-06 修回日期:2023-06-21 出版日期:2024-05-15 发布日期:2024-05-08
通讯作者:丁红发(hongfa.ding@foxmail.com)
基金资助:
国家自然科学基金(62002080);贵州省教育厅自然科学研究项目(黔教技[2023]065号,黔教技[2023]014号)

加密图形数据上最短路径查询的正确性可验证外包计算方案

丁宏发^{1, 2}、于莹莹¹、姜鹤玲¹

1贵州财经大学大数据统计分析贵州省重点实验室信息学院，贵阳550025
2贵州大学公共大数据国家重点实验室，贵阳550025

收到：2023-02-06 修订过的：2023-06-21 在线：2024-05-15 出版：2024-05-08
关于作者：丁洪发，1988年生，博士，副教授，硕士生导师，中共党员（No.36866M）。他的主要研究方向包括数据安全和隐私保护、密码算法和协议设计。
支持单位：
国家自然科学基金（62002080）和贵州省教育厅自然科学研究计划（黔教育科技[20123]065，黔教育科技[223]014）。

摘要/摘要

摘要：地理位置、社交网络等海量图数据应用广泛且包含大量隐私,通常需要安全的外包计算来提供多样化的查询服务。然而,如何设计正确性可验证的图数据外包计算协议仍是公开的难题。为此,提出了加密图数据上正确性可验证的精确最短路径外包计算方案。该方案利用加法同态加密构造密态图数据上的广度优先最短路径计算算法,支持加密图数据的精确最短距离查询外包计算;其次,基于双线性映射累加器构造最短路径外包计算结果的概率正确性验证机制。分析和证明表明,该方案能以概率可靠性实现正确性可验证的精确最短路径的外包计算,具备随机预言模型下的印度-CCA2安全。对比实验结果表明,所提方案相比其他相关方案在安全性、功能性方面有显著优势,性能上较已有可验证图数据外包计算方案在初始化及加密环节、查询环节、验证及解密环节的时间开销分别降低了0.15%～23.19%,12.91%～30.89%和1.13%～18.62%。

关键词: 图数据外包计算, 可验证, 最短路径查询, 密码累加器, 同态加密

摘要：地理位置和社交网络等海量图形数据被广泛使用并包含大量隐私，通常需要通过安全的外包计算方案提供各种查询服务。然而，为图形数据设计可验证正确性的外包计算协议仍然是一个公开的挑战。为此，提出了一种加密图数据上精确最短路径的可验证外包计算方案。在该方案中，通过使用加性同态加密构造加密图形数据的宽度第一最短路径算法，以支持对加密图形数据进行精确最短距离查询的外包计算。其次，利用双线性映射累加器构造了最短路径外包计算结果的概率正确性验证机制。分析和证明表明，该方案实现了具有概率可靠性的可验证的准确最短路径外包计算，在随机预言模型下具有IND-CCA2的安全性。比较和实验表明，与其他相关方案相比，该方案在安全性和功能性方面具有显著优势，与现有的可验证图形数据外包计算方案相比，在初始化和加密阶段、查询阶段、，验证和解密阶段分别减少了0.15%～23.19%、12.91%～30.89%和1.13%～18.62%。

关键词： 图形数据外包计算，可验证，最短路径查询，密码累加器，同态加密

中图分类号:

TP309型

丁红发, 于莹莹, 蒋合领.正确性可验证的密文图数据最短路径外包计算方案[J] ●●●●。计算机科学, 2024, 51(5): 400-413. https://doi.org/10.11896/jsjkx.230200031

丁洪发、于英英、姜鹤玲。加密图形数据上最短路径查询的正确性可验证外包计算方案[J] ●●●●。计算机科学，2024，51（5）：400-413。https://doi.org/10.11896/jsjkx.230200031

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