Page 402 - 《软件学报》2026年第2期

李鲍 等: 基于 TEE 安全高效的细粒度统计分析与可验证数据聚合方案 881

存储部分则是存储所有 ES 上传的密文数据.
(5) 研究中心 RC: 首先与 CS 进行远程认证来确保 TEE 安全运行在云服务器 CS 上, 其次负责向 ES 发送授权
请求并聚合授权密钥. 最后, 还负责发送分析请求给 CS, 并对 CS 发送分析结果进行验证与解密.

云服务器
数 …
据 TEE 8) 分析请求及签名
应 … 5) 聚合验证 安全通道 TEE 11) 验证
用 9) 统计分析 10) 分析结果及签名 与解密
层
4) 上传聚合密 研究中心
7) 授权密钥
文和签名 6) 请求授权
数 3) 1)
密
据 边 钥
聚 聚 分
合 合 … 1) 密钥分发 发
层 验
证 1) 密钥分发
边缘服务器
2) 上传密文和签名
1) 密钥分发
数 密钥分发中心
据
采 …
集
层
数据拥有者
图 2 系统模型

如图 2 所示, 系统流程如下.
KDC 为系统中数据拥有者、边缘服务器、云服务器以及研究中心等实体进行密钥分发;
1) 密钥分发中心
DO 通过系统生成的公钥对医疗数据进行加密, 并对密文进行数字签名, 然后再将其密文和签
2) 数据拥有者
名上传至对应的边缘服务器 ES;
3) 边缘服务器 ES 接收辖区内所有 DO 的密文和签名, 先对所有签名进行边级的聚合验证. 若验证通过, 则对
DO 的签名以确定哪些
所有密文进行聚合得到边级聚合密文, 并对边级聚合密文进行数字签名, 否则, 将逐个验证
DO 的医疗数据被篡改;
4) 所有边缘服务器 ES 将边级聚合密文和边级签名上传至云服务器 CS;
ES 上传的边级签名进行聚合验证, 若验证通过, 则对所有边级聚合密文进行聚合得
5) 云服务器 CS 先对所有
到云级聚合密文, 否则, 将逐个验证 ES 的边级签名以确定哪些 ES 的医疗数据被篡改;
6) 研究中心 RC 向边缘服务器 ES 发送医疗数据访问授权请求;
7) ES 响应研究中心 RC 访问授权操作, 并生成授权密钥, 再将加密的授权密钥及其签名返还给 RC;
8) RC 接收加密的授权密钥及其签名, 然后对其签名进行验证, 若验证通过, 则对加密的授权密钥进行解密并
聚合授权密钥, 再利用聚合密钥生成分析请求并对其密文进行数字签名; 否则重新发起授权请求; 最后再将分析请
求及签名发送至 CS;
9) CS 接收分析请求及其签名, 并对其签名进行验证, 如验证通过, 则在 TEE 内根据解密后的分析请求执行统
计分析并得到相应的分析结果;
10) CS 将分析结果进行加密和签名, 并返还给 RC;
11) RC 接收密文分析结果和签名, 并对签名进行验证, 若验证通过, 再对密文分析结果进行解密得到最终的