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专利号: 2021106400402
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种传染病患者密切接触者的隐私保护追溯系统,其特征在于:包括可信中心TA、服务器CS、用户USER;

若所述系统内有n位用户USERi,i=1,2,…,n;可信中心TA分配和计算系统参数,包括用户的身份标识ID、用户匹配密钥、服务器密钥、通讯密钥、Hash函数;USERi将个人敏感的实时位置活动轨迹通过用户匹配密钥和通讯密钥加密生成轨迹报告上传到服务器CS;服务器CS由通讯密钥进行身份验证,进而匹配并整合构建出一张由密文报告组成的社会活动网络图G;最后通过加密上传患者活动轨迹,服务器CS定位患者顶点后根据图G搜索出当前所有的患者密切接触者以便后续进行检查和诊断。

2.一种传染病患者密切接触者的隐私保护追溯方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:系统参数生成;

步骤1.1:可信中心TA选择参数m,用于保证活动区域和时间能被完整地映射,生成用户m×m

匹配密钥(N1,N2,N3,N4)和服务器密钥M,其中N1,N2,N3,N4,M∈R 且都为可逆矩阵,即m行m列的矩阵且矩阵元素均为随机数;

m×m

步骤1.2:可信中心TA选择n对可逆矩阵(Ui,Vi)作为通讯密钥,其中Ui,Vi∈R ;

步骤1.3:可信中心TA选择安全加密hash函数H1: 用于对活动区域中的所有重要活动地点进行映射,从而数值化成二元序列;可信中心TA选择安全加密hash函数H2: 用于对当前时间进行映射;可信中心TA选择安全加密hash函数H:* m

{0,1}→{0,1},用于对用户进行验证,其中2m1+2m2=m;公布(H1,H2,H);

步骤2:实体注册,包括用户USER注册和服务器CS注册;

步骤3:个人活动轨迹加密及报告生成;

步骤3.1:用户USERi周期性地收集自己的位置信息Dj和当前时戳Tj;计算:H1(Dj),补码H2(Tj),补码 用户USERi将得到活动信息从而由m比特组成一个m阶的向量Xj,每个比特为向量的每个元素;

步骤3.2:用户USERi生成个人活动轨迹报告,并将个人活动轨迹报告发送给服务器CS;

步骤4:社会活动网络图构造;

步骤4.1:服务器CS收到个人活动轨迹报告之后,首先需要对报告进行身份验证,确保收到的报告是来自合法用户且该用户的轨迹信息未被篡改或伪造;

步骤4.2:服务器CS构造社会活动图;

步骤4.2.1:每条通过身份验证的个人活动轨迹报告视为一个顶点(IDi,Yj)添加到图G中,每个用户IDi的一系列活动按照提交先后进行连接视为单向边添加到图G中;其中,每个用户USERi的每条个人活动轨迹报告记为Yj;

步骤4.2.2:对于每个用户USERi的每条个人活动轨迹报告Yj,计算此报告与其他所有用户USERi′的活动报告Yj′的相似性 其中i′≠i;如果 则将顶点(IDi,Yj)和(IDi′,Yj′)进行双向连接,将此双向边添加到图G中;

步骤4.2.3:遍历每个顶点,重复进行活动报告相似性判断,其中遍历过程跳过已经被双向连接的顶点;根据所有的顶点和边可以构造社会活动图G;

步骤5:被感染者密切接触者追溯。

3.根据权利要求2所述的传染病患者密切接触者的隐私保护追溯方法,其特征在于,步骤2中所述用户USER注册,具体包括以下子步骤:步骤2.1.1:用户USERi发送注册请求;

步骤2.1.2:可信中心TA从整数序列{1,2,…,n}中随机地选择一个数作为此用户的身份标识IDi,每次选择不重叠,即唯一标识;

步骤2.1.3:可信中心TA计算密钥集合其中·表示矩阵乘积;

步骤2.1.4:可信中心TA向用户USERi返回 并不再保存这些密钥。

4.根据权利要求2所述的传染病患者密切接触者的隐私保护追溯方法,其特征在于,步骤2中所述服务器CS注册,具体包括以下子步骤:步骤2.2.1:服务器CS发送注册请求;

步骤2.2.2:可信中心TA向服务器CS返回 并不再保存这些密钥。

5.根据权利要求3所述的传染病患者密切接触者的隐私保护追溯方法,其特征在于,步骤3.2的具体包括以下子步骤:步骤3.2.1:对于Xj中每一个元素 用户USERi选择两对随机数(p′j,k,p″j,k)和(q′j,k,q″j,k),其中 使得Xj能够被拆分为一对列向量(p′j,p″j)和一对行向量(q′j,q″j);

步骤3.2.2:用户USERi通过密钥 生成密文个人活动轨迹报告步骤3.2.3:用户USERi在个人活动轨迹报告后添加附加信息;

步骤3.2.3.1:用户USERi计算签名信息 其中Tj是时间戳;

步骤3.2.3.2:选择m对随机数(w′j,k,w″j,k),使得 能够被拆分为一对列向量(w′j,w″j);

步骤3.2.3.3:用户USERi通过密钥 生成个人活动轨迹报告签名σj;

步骤3.2.4:用户USERi将个人活动轨迹报告(IDi,Yj,σj)发送给服务器CS。

6.根据权利要求5所述的传染病患者密切接触者的隐私保护追溯方法,其特征在于:步骤4.1中,服务器CS收到活动轨迹报告(IDi,Yj,σj)之后,对报告进行身份验证,是通过密钥验证下面等式是否成立;

若等式成立,则可确保收到的报告是来自合法用户且该用户的轨迹信息未被篡改或伪造;否则服务器丢弃该活动轨迹报告。

7.根据权利要求5所述的传染病患者密切接触者的隐私保护追溯方法,其特征在于:步骤4.2.2中,

8.根据权利要求2‑7任意一项所述的传染病患者密切接触者的隐私保护追溯方法,其特征在于,步骤5的具体实现包括以下子步骤:步骤5.1:生成已经被确诊感染的用户的患者活动轨迹报告;

步骤5.2:将患者轨迹报告发送给服务器CS;

步骤5.3:服务器CS将感染者的活动轨迹添加到图G中;

步骤5.4:服务器CS搜索所有密切接触者;

步骤5.4.1:对于感染者每个活动地点,服务器CS在图G中找到所有存在双向连接的邻居顶点,被视为密切接触者;

步骤5.4.2:服务器CS对接触者集合中的ID进行去重操作;

步骤5.4.3:服务器CS对所有密切接触者发送提醒以便后续进行检查和诊断。