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申请/专利权人：晨越建设项目管理集团股份有限公司

摘要：本发明公开了一种基于传感数据的全域水文环境监测系统同态加密方法，属于水文环境监测技术领域。包括以下步骤：S1：系统初始化阶段，全域水文环境监测系统的可信中心生成系统公开参数集合和解密私钥p；S2：智能终端传感器设备注册阶段，网关聚合器为每个智能终端设备idj配置秘密参数；S3：多维敏感水文数据同态加密阶段，生成同态加密密文；S4：同态加密聚合计算阶段，网关聚合器对同态加密密文进行聚合计算得到同态加密聚合密文并发送给数据管理中心；S5：同态加密聚合解密阶段，进行聚合解密得到多维数据平均值。通过设计同态加密算法，实现全域水文环境监测系统的多源数据加密传输与安全聚合，极大降低了系统数据传输的通信开销。

主权项：1.一种基于传感数据的全域水文环境监测系统同态加密方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：系统初始化阶段，全域水文环境监测系统的可信中心生成系统公开参数集合，并为全域水文环境监测系统的数据管理中心配置基于聚合密文的解密私钥p；S2：智能终端传感器设备注册阶段，设智能终端传感器设备的身份标识为idj，将智能终端传感器设备idj所属的网关聚合器进行注册，其中j=1、2、…、，是网关聚合器管辖的智能终端传感器设备的总数量；网关聚合器为每个智能终端设备idj配置秘密参数；S3：多维敏感水文数据同态加密阶段，每个智能终端设备idj利用霍纳法则将n维敏感水文数据进行压缩处理，生成同态加密密文并发送给网关聚合器；S4：同态加密聚合计算阶段，网关聚合器对同态加密密文进行聚合计算得到同态加密聚合密文并发送给全域水文环境监测系统的数据管理中心；S5：同态加密聚合解密阶段，全域水文环境监测系统的数据管理中心对同态加密聚合密文进行聚合解密得到多维数据平均值；所述的S1：系统初始化阶段，还包括以下步骤：S11：可信中心随机选取两个大素数p、q，设置阶为N=pq的乘法循环群Q；S12：可信中心随机选取乘法循环群Q的两个不同生成元h、g，设置，作为乘法循环群Q的p阶循环子群的生成元；S13：可信中心设置一个霍纳法则系数、一个抗碰撞哈希函数f；S14：可信中心生成系统公开参数集合={N，Q，h，g，，，f}，将大素数p作为解密私钥p并通过安全信道将解密私钥p发送给全域水文环境监测系统的数据管理中心；所述的S2：智能终端传感器设备注册阶段，还包括以下步骤：S21：网关聚合器设置两个秘密值、，满足；S22：网关聚合器设置d-1次多项式，其中每个系数，都是从有限域Zq中选取的非零元素；S23：网关聚合器计算秘密参数，并计算智能终端传感器设备idj的哈希函数，将和通过安全信道发送给智能终端传感器设备idj，并保存（，，）；所述的S3：多维敏感水文数据同态加密阶段，还包括以下步骤：S31：智能终端传感器设备idj收集n维敏感水文数据得到水文数据向量 ，根据霍纳法则使用霍纳法则系数将n维敏感水文数据压缩为单一数据块，设v=1、2、…、n，表示智能终端传感器设备idj收集到的第v维敏感水文数据；S32：智能终端传感器设备idj在模n剩余类环Zn中选取两个非零随机数、生成Mj对应的同态加密密文，其中密文第一分量，密文第二分量；S33：智能终端传感器设备idj将同态加密密文发送给网关聚合器；所述的S4：同态加密聚合计算阶段，还包括以下步骤：S41：当网关聚合器在预设时间周期内接收到不同智能终端传感器设备idj发送的同态加密密文时，网关聚合器将相应智能终端传感器设备idj身份标识的下标记录到集合；S42：当，其中是全域水文环境监测系统中能传输数据的智能终端传感器设备idj数量的门限值，对于每个下标，网关聚合器计算对应的拉格朗日插值系数：，其中是集合中与下标i不同的其他下标，令，网关聚合器计算同态加密聚合密文： ；S43：网关聚合器将同态加密聚合密文C发送给全域水文环境监测系统的数据管理中心；所述的S5：同态加密聚合解密阶段，还包括以下步骤：S51：当数据管理中心收到同态加密聚合密文C时，使用解密私钥p计算得到；S52：求解离散对数进行解密计算，得到聚合明文，然后根据霍纳法则，求解出能传输数据的智能终端传感器设备idj的第v维敏感水文数据之和，v=1、2、…、n，进而得到得到多维数据平均值。

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