一種多用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)安全共享的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬信息安全領(lǐng)域，涉及一種多用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)安全共享的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的發(fā)展，許多服務(wù)也趨向于信息化，數(shù)字化，一些服務(wù)提供的內(nèi)容即為數(shù)據(jù)。在許多時(shí)候，數(shù)據(jù)直接進(jìn)行共享或廣播比較方便，成本很低，便于管理，網(wǎng)絡(luò)、群等都便于數(shù)據(jù)的共享和廣播。一般情況下，共享的數(shù)據(jù)都是未經(jīng)加密的，會(huì)造成信息泄露等安全問題，即使是將數(shù)據(jù)加密，所有用戶都能同時(shí)解密。但是有時(shí)候，一個(gè)服務(wù)提供者可能希望提供差異化的服務(wù)，服務(wù)提供的對(duì)象是數(shù)據(jù)，在許多營銷策略中，會(huì)嘗試提供免費(fèi)、收費(fèi)和Vip等不同等級(jí)的服務(wù)，因?yàn)槊赓M(fèi)用戶照樣會(huì)帶來間接的收益和正面的影響。我們可以將這類差異化的服務(wù)的對(duì)象也應(yīng)用到有價(jià)值數(shù)據(jù)提供中。
[0003]免費(fèi)、收費(fèi)和vip用戶可以獲得自己想要的數(shù)據(jù)精度，這樣服務(wù)提供者可以擁有更多的客戶的同時(shí)，又可以從部分愿意獲得更高精度數(shù)據(jù)的用戶獲得一定的收益，有些用戶看重這個(gè)數(shù)據(jù)，有些用戶樂意花錢，有些用戶可以從高精度數(shù)據(jù)中獲得更多收益。沒有密碼的人得到看起來也是差不多，但是精度差的數(shù)據(jù)，這樣可以吸引大量的不愿意付費(fèi)的大群體，以集聚人氣和影響力。在網(wǎng)絡(luò)上提供免費(fèi)，其邊際數(shù)據(jù)成本幾乎為O。
[0004]數(shù)據(jù)一般在網(wǎng)絡(luò)上共享的時(shí)候，很難防止被監(jiān)聽和獲取，而且數(shù)據(jù)提供者也希望通過盡量少的數(shù)據(jù)來對(duì)用戶提供差異化的數(shù)據(jù)。
[0005]現(xiàn)有的技術(shù)缺乏相應(yīng)的解決方案，在本專利中，通過對(duì)數(shù)據(jù)加以處理，使得數(shù)據(jù)精度變差，但是在有密碼，甚至于多級(jí)密碼的情況下就可以獲得更高級(jí)的精度，直到正確的值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本發(fā)明中，將提供的精確數(shù)值進(jìn)行多級(jí)的可以控制誤差的“不精確化”，使得廣播或共享的數(shù)據(jù)是有誤差的，而不同的用戶擁有零到多個(gè)密碼，通過這些不同的密碼，獲得不同的數(shù)據(jù)精度。
[0007]多用戶數(shù)據(jù)安全共享的流程依次為:1.發(fā)送方根據(jù)需要設(shè)計(jì)不同級(jí)別用戶誤差范圍，2.發(fā)送方設(shè)計(jì)非精確化計(jì)算方法，3.發(fā)送方公開計(jì)算方法，給不同用戶共享不同級(jí)別密碼，4.發(fā)送方共享非精確數(shù)據(jù)，5.接受方得出精確數(shù)據(jù)或非精確的取值范圍。
[0008]假設(shè)精確數(shù)據(jù)為m，有多級(jí)的密碼Kl，K2，---，Kn，它們各自都是隨機(jī)變量，各自有一個(gè)取值范圍，用集合SK1，SK2，---，SKn，優(yōu)選地，一般分配的密碼采用離散的整數(shù)比較方便，假設(shè)給不同級(jí)別的用戶分配了不同級(jí)別的密碼，最低級(jí)的用戶可以是沒有任何密碼，數(shù)據(jù)m有多級(jí)的密碼kl，k2，---，kn，可以用這些密碼計(jì)算出精確的m。
[0009]被發(fā)送方共享的不精確數(shù)據(jù)為c = f(m，kl，k2，---，kn)，要求函數(shù)保證當(dāng)部分密碼已經(jīng)給定，而其他密碼是隨機(jī)的時(shí)候，誤差在控制范圍之內(nèi)。
[0010]將我們所關(guān)注誤差表示為d = D(m，c)，常見的問題中，誤差是兩個(gè)數(shù)值之差，比如體溫的誤差，也有一部分誤差是兩個(gè)數(shù)值的比值。
[0011]大多數(shù)情況下，我們感受的誤差可以認(rèn)為是給出值和真實(shí)值之差，即d = c - m，我們這里考慮這種情形下的數(shù)據(jù)共享。在知道不同密碼的時(shí)候，我們可以確定一個(gè)精確值(真實(shí)值)m的范圍，這個(gè)范圍內(nèi)的推測值(或者說在此條件下m的可能值)m'與真實(shí)值m可能存在誤差，這個(gè)誤差可以是從O到某個(gè)數(shù)的一個(gè)范圍。
[0012]本方案要求在所有的密碼kl，k2，---，kn時(shí)可以確定m，即可以無誤地確定m，在已知kl，k2，---，kn-Ι時(shí)，推測值m'與真實(shí)值m的誤差d = m' - m控制在一個(gè)較小的取值范圍(或集合)Dn-1范圍內(nèi)，在已知kl，k2，---，kn-2時(shí)，誤差控制在一個(gè)比Dn-1大的取值范圍(或集合)Dn-2范圍內(nèi)，以此類推，知道的密碼數(shù)量越少，誤差取值范圍越大。這個(gè)誤差的取值范圍根據(jù)需要設(shè)定。
[0013]另外，如果要求用戶在不知道任何密碼的前提下對(duì)數(shù)據(jù)m完全未知，可以對(duì)c采用一次加密，也可以是加大誤差的取值范圍。
[0014]為了方便實(shí)現(xiàn)，我們可以簡化函數(shù)，將函數(shù)限定為
[0015]c = m+Sl (kl) +S2 (k2)，---，+Sn (kn)
[0016]的形式，誤差由各級(jí)密碼獨(dú)立地產(chǎn)生，并且誤差累加，這會(huì)便于求解和簡化問題。
[0017]每一個(gè)函數(shù)Si (ki)在ki的取值范圍內(nèi)有最大值Si (max)和最小值Si (min)，一般最小值為負(fù)，最大值為正。這樣的函數(shù)很多，只要保證函數(shù)的取值范圍在上述范圍內(nèi)即可。
[0018]不知道密碼的用戶獲得數(shù)據(jù)的誤差范圍為Tl(max) =Sl (max) + -- +Sn (max)到Tl (min) = SI (min)+…+Sn(min)，知道kl的用戶的誤差范圍為T2 (max)=S2 (max) + +Sn (max)到 T2 (min) = S2 (min) + +Sn (min)，知道 kl 到 ki 的用戶的誤差范圍為 Ti+l(max) = Si+1 (max) + --- +Sn (max)到 Ti+l(min) = Si+1 (min)+ -■-+Sn (min)，知道kl到kn-1的用戶的誤差范圍為Tn (max) = Sn (max)到Tn (min) = Sn (min)，知道所有密碼的用戶得到數(shù)據(jù)的誤差為O。誤差范圍是發(fā)送者根據(jù)需要設(shè)定的。
[0019]在現(xiàn)實(shí)中，人們根據(jù)需求可以設(shè)定上述的各級(jí)用戶的誤差范圍Ti(max)和Ti (min)，于是根據(jù)上面列出的所有等式建立方程組，
[0020]Tl (max) = SI (max) + +Sn (max)
[0021]Tl (min) = SI (min) + --- +Sn (min)
[0022]T2 (max) = S2 (max) + --- +Sn (max)
[0023]T2 (min) = S2 (min) +...+Sn (min)
[0024]—
[0025]Ti+1 (max) = Si+1 (max) + --- +Sn (max)
[0026]Ti+1 (min) = Si+1 (min) + --- +Sn (min)
[0027]—
[0028]Tn (max) = Sn (max)
[0029]Tn (min) = Sn (min)
[0030]可以得出所有的Si (max)和Si (min)。
[0031]我們設(shè)定這種要求可以用建立一個(gè)表來實(shí)現(xiàn)，但是查表存在一定的不便，也沒有現(xiàn)存的建表方法，如果通過一定運(yùn)算得出，則更方便。
[0032]所以本發(fā)明采用計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的加減法和取模運(yùn)算的運(yùn)算量低，而且方法簡短，所以這里利用這類方法設(shè)計(jì)，這樣根據(jù)所有的Si (max)和Si (min)設(shè)定取值范圍在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的函數(shù)Si (ki)即可。
[0033]Si (ki)可以采用一定的方法構(gòu)造，比如，對(duì)于ki，我們可以隨意選取一個(gè)在ki的取值范圍內(nèi)是單調(diào)遞增或遞降的函數(shù)f(x)，令
[0034]Si (ki) =f(ki)*a+b，
[0035]ki是有一個(gè)取值范圍的，將ki的最大值ki (max)和最小值ki (min)，分別帶入函數(shù)，得出方程組
[0036]Si (max) = f (ki (max)) *ai+bi
[0037]Si (min) = f (ki (min)) *ai+bi
[0038]解方程即可得ai和bi。這樣就可以找到合適的函數(shù)。
[0039]用戶收到c以后，可以根據(jù)自己已知的各個(gè)ki，得出大致的數(shù)據(jù)范圍，當(dāng)然他也可以取平均值，對(duì)于不知道這個(gè)數(shù)據(jù)是經(jīng)過非精確化處理的，他就會(huì)直接以為c就是那個(gè)精確的值，起到誤導(dǎo)的效果。
[0040]本方案的的有益技術(shù)效果有:可以通過共享單個(gè)數(shù)據(jù)就給不同級(jí)別的用戶分發(fā)不同精確程度的數(shù)據(jù)，同時(shí)，具有誤導(dǎo)性，因?yàn)闆]有密碼的人得到看起來也是差不多，似乎是正常數(shù)據(jù)，但是他獲得數(shù)據(jù)精度差，不知道本數(shù)據(jù)是結(jié)果非精確化處理的人可能會(huì)被誤導(dǎo)。而且發(fā)送者所要求的精度可以通過函數(shù)的設(shè)計(jì)控制。
[0041]優(yōu)選地，可以要求Si (ki)在Si (max)和Si (min)區(qū)間范圍內(nèi)是均勾分布的。這樣得到的不精確結(jié)果的誤差更加隨機(jī)。
[0042]網(wǎng)絡(luò)上共享的數(shù)據(jù)可能是多次的，而且前后有時(shí)差，比如一天一次。在經(jīng)過一段時(shí)間后，除了這個(gè)共享的不精確數(shù)據(jù)c是已知的外，最終完全精確的數(shù)據(jù)m，以及各級(jí)的不精確數(shù)據(jù)也可能會(huì)以各種形式泄露出來，比如對(duì)氣溫的預(yù)報(bào)結(jié)果到了時(shí)間還是會(huì)被知道的。在考慮上述的因素的安全性的情況下，我們提出優(yōu)選實(shí)施方案A如下:
[0043]人們根據(jù)需求可以設(shè)定上述的各級(jí)用戶的誤差范圍Ti(max)和Ti (min)，根據(jù)上述關(guān)系式可以建立方程組，
[0044]Tl (max) = SI (max) + +Sn (max)
[0045]Tl (min) = SI (min) + --- +Sn (min)
[0046]T2 (max) = S2 (max) + --- +Sn (max)
[0047]T2 (min) = S2 (min) + --- +Sn (min)
[0048]—
[0049]Ti+1 (max) = Si+1 (max) + --- +Sn (max)
[0050]Ti+1 (min) = Si+1 (min) + --- +Sn (min)
[0051]—
[0052]Tn (max) = Sn (max)
[0053]Tn (min) = Sn (min)
[0054]可以計(jì)算出所有的Si (max)和Si (min)。
[0055]對(duì)于每一級(jí)的ki，相應(yīng)設(shè)定公開數(shù)pi，并且規(guī)定約定的序列值si產(chǎn)生方式，這個(gè)數(shù)要求保證每一次發(fā)送消息的時(shí)候Si不一樣即可。約定序列值可以是雙方能同步的時(shí)間，也可以是序號(hào)，達(dá)到每次約定序列值不一樣，而且雙方能夠同步即可。
[0056]c =精確數(shù)據(jù) m+{[Ekl (f (公開數(shù) pi，約定序列值 sl))modNl]*dl+rl} + [Ek2 (f (公開數(shù)p2+約定序列值s2)) modN2+r2] *d2+ -- + [Ekn (f (公開數(shù)pn+約定序列值sn))modNn+rn]氺dn
[0057]di的選取可以有較大的隨意性，Ni為[Si (max) - Si (min)]/di的四舍五入值。
[0058]優(yōu)選的確定方法如下:
[0059]I) Si (max) - Si (min)為整數(shù)，且Eki (f (公開數(shù)pi，約定序列值si))的取值范圍大于Ni的時(shí)候，可以選取di = 1，Ni = Si (max) - Si (min)；
[0060]2)當(dāng)Si (max) - Si (min)不是整數(shù)的時(shí)候，盡量選取較小的di使得[Si (max)-Si (min)]/di為整數(shù)，且Eki (f (公開數(shù)pi，約定序列值si))的取值范圍大于[Si (max)-Si (min) ]/di 的時(shí)候，Ni = [Si (max) - Si (min) ] /di ；
[0061]3)不滿足上述I和2的條件，比如遇到一些無理數(shù)等情形無法保證[Si (max)-Si (min) ]/di為整數(shù)或者[Si (max) - Si (min) ]/di為整數(shù)時(shí)候，Eki (f (公開數(shù)pi，約定序列值si))的取值范圍小于[Si (max) -Si (min) ]/di的時(shí)候，在滿足Eki (f (公開數(shù)pi，約定序列值si))的取值范圍大于[Si (max) - Si (min) ]/di的條件下盡量選取較大的di，取Ni為[Si (max) - Si (min) ]/di四舍五入的結(jié)果。
[0062]ri代表調(diào)整值，將誤差調(diào)到Si (max)和Si (min)之間，可以取-[Si (max)-Si(min)]/2。
[0063]E ki(x)為安全的加密算法，其下標(biāo)ki為密鑰，輸入X當(dāng)做明文進(jìn)行加密。由于安全密碼算法在已知明文f (公開數(shù)pi，約定序列值si)和密文Eki (f (公開數(shù)pi，約定序列值si))的