[发明专利]一种去中心化低通信开销的安全聚合方法

权利要求书

1.一种去中心化低通信开销的安全聚合方法，其特征在于，所述安全聚合用于在期望不泄漏除最终聚合结果外的任何信息的聚合场景中；该方法包括以下步骤：

(1)建立由区块链聚合节点、可信的链上链下数据交换通道和区块链共同构成的去中心化的安全聚合平台；所述安全聚合平台包括三个实体：参与方集合、区块链聚合节点集合和区块链数据账本；

(2)利用大小子集随机选择方法，选出满足预设安全阈值的一大一小两个区块链聚合节点子集S1，S2；

(3)进行低通信开销的聚合过程中，分为注册阶段和计算阶段；所述注册阶段与聚合节点子集S1通信完成参与方集合的盲化种子聚合；所述计算阶段与聚合节点子集S2通信完成参与方集合的盲化数据聚合、盲化消除和离线方影响抵消的操作，得到最终的聚合结果。

2.根据权利要求1所述的一种去中心化低通信开销的安全聚合方法，其特征在于，所述步骤(1)中的去中心化的数据聚合平台的三个实体，具体为：

参与方集合：各参与方作为数据持有者，都有一个相同维度的数据待聚合，用于通过可信的链上链下数据交换通道与区块链聚合节点进行通信；

区块链聚合节点集合：区块链聚合节点作为局部模型聚合者，为参与方提供安全分散的局部数据聚合服务，共享区块链账本，提供计算、存储和网络资源，使得区块链聚合节点之间能够通过区块链网络进行通信；

区块链数据账本：区块链作为一个去中心化的数据账本，用于通过公认的智能合约提供可信的数据聚合和存储服务。

3.根据权利要求1所述的一种去中心化低通信开销的安全聚合方法，其特征在于，所述步骤(2)中的大小子集随机选择方法，具体为，从集合中随机选取一大一小两个子集，且生成的子集满足预设安全阈值，安全阈值由大子集占集合比例以及两个子集交并比共同决定；各参与方均通过所述方法得到一大一小两个区块链聚合节点子集，并在注册和计算阶段分别与大子集、小子集通信。

4.根据权利要求1所述的一种去中心化低通信开销的安全聚合方法，其特征在于，所述步骤(3)中的低通信开销的聚合过程，分为注册和计算两个阶段；在参与方加入或退出的个数大于大小子集的基数之差，即稳定的情况下直接回到计算阶段进行下一轮聚合，复用上轮盲化种子降低通信开销；否则需要进入注册阶段重新生成盲化种子。

5.根据权利要求1所述的一种去中心化低通信开销的安全聚合方法，其特征在于，所述步骤(3)中的完成参与方集合的盲化种子聚合，其数据处理流程具体包括以下子步骤：

(5.1)各参与方通过数据拆分方法将盲化种子发送给其所述的大子集，并秘密分享给区块链聚合节点集合，以便所述参与方离线时能够恢复其盲化带来的影响；

(5.2)各区块链聚合节点调用智能合约对收到的拆分盲化种子进行聚合；

(5.3)各区块链聚合节点通过区块链网络聚合各自的中间结果得到参与方集合的全局盲化种子聚合结果，并将所述全局盲化聚合存储在账本。

6.根据权利要求1所述的一种去中心化低通信开销的安全聚合方法，其特征在于，所述步骤(3)中的计算阶段得到最终聚合结果，其数据处理流程具体包括以下子步骤：

(6.1)各参与方通过数据拆分方法和盲化方法对待聚合的本地数据进行处理后发送给其在权利要求3中所述的小子集；

(6.2)区块链聚合节点调用智能合约对收到的拆分盲化数据进行聚合；

(6.3)各区块链聚合节点通过区块链网络聚合各自的中间结果完成全局盲化模型聚合，抵消全局盲化后得到无参与方离线情况下的最终聚合结果；

(6.4)在有参与方离线的情况下区块链聚合节点重构离线方的盲化种子，抵消其影响后得到最终聚合结果。