[发明专利]一种面向密态图结构的近似最短距离查询方法

说明书

本发明属于图结构技术领域，提出了一种面向密态图结构的近似最短距离查询方法。本发明通过利用基于sketch的距离预言机机制提供一种可以在大数据量环境下支持高效计算图顶点之间近似最短距离的数据结构，并创新性的与对称加密算法相结合以实现对数据安全和隐私的保护，同时满足对特定密文数据进行高效计算和操作的功能要求。本发明可以安全的将其密态图结构外包到一个不被信任的云服务器中，同时又不失去对其进行查询的能力。可以充分的使用云服务器提供的存储服务，同时放心地将查询操作交给服务器来执行，可以保证服务器在交互的过程中尽量无法得到有效信息。

技术领域

本发明属于图结构技术领域，具体涉及一种面向密态图结构的近似最短距离查询方法。

背景技术

图结构数据通常被用来表示复杂的结构化数据，比非结构化数据包含更丰富的信息。随着信息技术的快速发展，结构化数据应用日益增多，利用图数据库来进行各种图的存储、管理和查询得到了人们广泛的关注。除此之外，随着大数据的发展，需要进行操作的图结构数据的规模呈指数增长，对于大规模图结构数据的处理技术需要进一步发展，例如：存储和查询大型网络图、在线社交网络、生物网络、RDF数据集以及通信网络等。无论在学术方面还是工业方面，越来越多的图结构数据需要进行有效且高效的管理、查询及分析。最短距离查询计算是最常用的图结构数据处理技术之一，也是图应用最广泛的功能之一。例如，在社交网络用户图结构中，通过计算用户A与用户B之间的最短距离，能够分析用户之间的亲密度等信息；在交通路线中，通过计算两个地点之间的最短距离，能够对线路进行最短路径规划；在路由管理中，通过计算路由结点之间的最短距离，能够对网络通信进行更新优化。

图结构数据中顶点间的最短距离计算的计算复杂度通常较高，对于大规模的复杂图结构数据，用户难以在本地进行计算。云计算具备超强的计算能力和存储能力，因此越来越多的个人和公司希望能够将图结构数据存储到云服务器中，将其顶点间最短距离计算功能外包到云服务器中。用户可以通过发送最短距离查询请求后，云服务器执行最短距离计算，并将结果返回给用户，以此提高资源利用率，节约成本。

然而与此同时，云计算也带来了许多新的信息安全和数据隐私的问题。用户的图结构数据本身就包含了丰富的具有挖掘价值的信息，同时用户每次的查询操作也都会向云服务器泄露信息。而云服务器供应商作为不可信第三方可能通过用户上传的图结构数据信息以及用户的查询请求获取有价值或者敏感的信息，甚至可以综合获得的信息来模拟整个图的拓扑结构，这样使得用户的个人隐私和数据面临严重的安全隐患。当前，如何在保护隐私的前提下，对特定的数据进行高效的操作和与之相应的处理成为了一个重要的研究方向。

除此之外，目前针对图中的两点计算两点间最短距离的隐私保护方法主要是通过匿名化技术对图的特征结构进行修改，从而将隐私信息进行隐藏。但是，这种方法将图结构的统计特征进行了改变，使得改变后的图结构的两点间的最短距离计算的正确性遭到破坏。而且，图结构的边权值通常是以引入噪声的方式进行隐私保护，其实质仍然是明文形式，安全性依然较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向密态图结构的近似最短距离查询方法，解决本地计算带来的各种限制因素，同时有效保护数据的隐私性，使之逐渐成为图结构数据外包的一种有效方案。

本发明的技术方案：

一种面向密态图结构的近似最短距离查询方法，参与的实体主要有以下两种：云服务器以及客户端。其中云服务器是存储密态图结构信息的半诚信存储设备，客户端的每一个成员都可以作为持有图结构数据的数据发布方，也都可以作为数据查询方，两者进行信息交互。

所述的云服务器包含密态图结构信息的查询字典和查询令牌。其在本方案中的功能包括通过查询命令中的查询令牌对查询字典进行查询，将查询到的密文信息返回给客户端。