模幂运算安全外包算法的新设计

由于模幂运算的计算成本较高,资源有限的本地客户端可以将模幂运算外包给计算能力强大的云服务器。该算法主要研究形如u^a(mod N)的模幂运算的外包算法,其中N是两个大素数的乘积。其利用欧拉定理设计了一个基于双服务器模型的模幂运算安全外包方案。在运算外包过程中,保证底数u、指数a,以及运算结果对两个服务器的隐私保护。通过安全、效率分析和实验仿真表明,相较于现有方案,新方案具有更好的执行效率和可验证性,在用户端的效率更高,且新方案的可验证概率为1。     

多个模指数运算的安全外包方案

模指数运算是公钥密码体制中的基本运算,但造价昂贵。可验证外包计算将用户的计算代价转移给服务器,能大大提高用户的计算效率,且能有效验证服务器的计算结果。我们利用指数之间的相互隐藏,提出了新的两个模指数运算外包方案,并推广到多个模指数运算。方案基于两个服务器,实现了模指数运算底数和指数的隐私性,并且用户的可验证概率接近于1。与已有方案相比,所提方案同时提高了用户的计算效率和外包结果的可验证概率。理论分析和仿真实验均表明,所提方案极大地降低了用户的计算代价。     

方阵幂安全外包云计算

为解决计算能力有限的对象(用户)所面临的大维数方阵的高次幂计算问题,利用云计算平台(云端),提出一个安全可验证的方阵幂云计算外包协议。协议中,用户首先构造一个随机置换,再结合克罗内克函数,生成一个非奇异方阵,并求得其逆矩阵,这两个方阵即为密钥;用户用此密钥完成对原方阵的加密,然后将加密所得方阵和原有的幂数发送给云端;云端完成加密所得方阵的求幂运算,并将计算所得方阵返回给用户;用户使用持有的密钥解密云端返回方阵,并随机选取若干解密所得方阵中的元素与相应的正确值进行对比,以验证解密所得方阵是否正确。经过理论分析可知,此协议满足外包协议的四个基本要求,即正确性、安全性、可验证性和高效性。基于此协议模型,在仿真实验中,将方阵幂问题分为方阵维数固定幂数变化和幂数固定方阵维数变化两种情形分别进行仿真。实验结果表明,这两种情形下,与用户自身完成原计算任务相比,外包计算均能大幅减少用户的计算耗时,获得较好的外包性能,且随着方阵维数和幂数的增加,外包效果更加明显。     

单服务器上的双线性配对安全外包方案

双线性配对运算在密码学领域具有广泛的应用,同时双线性配对运算也是密码算法中最耗时的运算之一。随着云计算的发展,将本地计算耗时的双线性配对运算外包给计算能力强的云服务器是一种可行的解决办法。提出一个基于单服务器的双线性配对运算安全外包新方案,本地不需提前执行预计算,节省了存储空间,且本地仅需计算2次点加运算和10次模幂运算,执行效率得到提高。同时用户几乎能够以概率1检测到云服务器的恶意行为。     

面向RSA运算的高速模乘器

根据两位的Booth编码技术和符号预测技术,针对Blakley模乘算法进行了分析和改进,采用了一种理想的适合于硬件实现的算法。根据此算法,并结合CRT算法,实现了一种新的脉动阵列结构,使算法迭代次数减为原来的一半,同时采用高速的大数全加器,大大提高了模乘的运算速度。基于CMOS的0．35m工艺,对于1024位的操作数,可在100Hz时钟频率下工作,完成一次1024位数字签名时间是4．0ms。     

基于单个服务器的双线性对运算外包算法

双线性对运算是公钥密码算法的基本运算之一,在基于身份加密、基于属性加密等密码体制中有重要应用。现有可行的双线性对外包算法均基于两个不可信服务器,这在实际应用中不易实现。针对此问题,提出一种基于单个服务器的双线性对运算外包算法。通过少量的预计算,即可对用户的输入进行盲化处理,实现输入及输出的保密性,并能有效地验证外包结果的正确性。实验结果表明,所提算法只需进行常数次点加和模乘运算,极大地降低用户的计算代价,并且可验证性概率可达到2/5。与现有的双线性外包算法相比,所提算法仅需要调用一个不可信服务器,在实际应用中更易实现。     

模n的大整数幂乘的一种快速算法

在RSA公钥密码体制中，要提高模n的大整数幂乘的运算效率，主要是解决两个方面的问题：（1）大整数的算术运算，特别是大整数的乘除法；（2）降低幂模运算的实际次数。文章从这两个方面进行研究，实现了大整数幂乘的一种快速计算。并给出了关键部分的算法，分析了算法的效率。     

大整数模幂的固定基窗口组合算法

模幂乘运算是实现公钥密码体制的一个很重要的运算,其运算速度从整体上决定了公钥密码体制的实现效率。通过采用预处理技术,将椭圆曲线的定点标量乘的固定基窗口方法应用在模幂运算中,与SMM算法进行组合得到一种新的求模幂乘算法——固定基窗口方法。对算法的原理与效率进行了分析,实验结果表明,算法的运算速度得到了有效提高。     

基于模运算的数字水印算法

提出了一种基于模运算的数字水印算法。该算法具有很好的性能：（1）水印隐藏的效果好,凭借人类的视觉系统无法看出与原图像的差别;（2）可以有效的抵抗JPEG等压缩编码的破坏;（3）可以领先部分图像检测水印,在图像受到损坏的情况下,仍可以检测到水印信息;（4）检测水印时受到口令的限制,不知道口令的人无法正确恢复水印;（5）检测水印时不需要原始图像。     

分割式Montgomery模乘运算的线性高基心动阵列新结构

本文基于提高并行性、加速模乘的思想，利用分割操作数的方法，提出了分割式Montgomery模乘算法（PMMM），并且基于C．D.Walter发明的心动阵列结构，提出了新的线性高基心动阵列模乘结构，较好地实现了PMMM。对于基r（r=2^w）的n位模乘运算，Walter使用（n＋1）（n＋2）个PF来实现Montgomery模乘，我们用n＋2个PE实现Montgomery模乘，最大并行性为Walter的2倍。将此结构应用于模幂运算，仅需一次预计算便可使得非平方模乘的输入输出延迟为walter中的1/2，且平方模乘延迟与其相当，从而提高了模幂的运算速度。当然，考虑到对速度和硬件资源的不同需求，我们也给出了使用n/2＋1个PE来计算模乘、模幂的实现算法，并做出了相应的数据分析。     

开源云计算技术应用

本文介绍开源云计算技术Openstack。通过对我院现有的虚拟化方案改进,采用Openstack逐步构建属于企业内部自己的私有云平台。为企业提供云存储和云虚拟化服务器平台。     

基于单服务器的群上幂指数安全外包计算方案

随着云计算的快速发展和大数据时代的到来,如何将一些耗时的计算任务安全地外包给不完全可信的公共云服务器引起了广泛关注.基于单服务器模型,提出了一个新的具有隐私保护的群域上的幂指数运算安全外包方案GEXP(outsourcing power exponent on a group field),能够有效避免双服务器模型存在的共谋攻击问题.与已有方案相比,方案GEXP能够以100%的概率检测出云服务器返回的错误计算结果,确保了用户对外包计算结果的可完全验证.此外,给出了方案GEXP在现有广泛研究的云存储数据完整性验证的具体应用.     

云计算中扩展服务器不兼容节点的定位仿真

云计算环境下扩展服务器不兼容节点准确定位关系到服务器的安全.在云计算环境中,由于大量扩展服务器同时工作,服务器之间的协议有很大差异,造成通信节点与对应的服务器不兼容的问题,降低了网络的服务效率.传统的节点定位方法都是根据服务器统一编码规则进行定位的,在服务器协议不同的环境下,不兼容节点无法建立统一的衡量标准,造成定位失败,提出采用粒子群单循环搜索算法的云计算中扩展服务器不兼容节点定位方法.提取网络中不同服务器节点特征,计算对应特征的权重,并对特征提取误差进行补偿,实现不兼容节点特征提取.根据上述特征,构造初始粒子群,计算粒子的更新速度和空间位置,搜索最优解,得到的即是扩展服务器中的不兼容节点.实验结果表明,利用改进算法进行云计算中扩展服务器不兼容节点定位,能够极大的提高定位精度,在服务器数量较多,服务器节点之间差异较大的情况下,检测准确率提高.     

基于服务器集群的云检索系统的研究与示范

在研究云计算及移动搜索引擎的基础上,依据当前技术发展,提出了基于服务器集群的云检索系统模型,该模型由云信息层、云检索集群系统和用户查询框组成.对云检索集群系统中数据存储技术进行了深入研究,提出了分布式云检索数据存储方案.为了提高云检索执行效率,提出了以程序流为核心的云检索软件执行模式.该模型的测试结果表明,系统功能能正确实现,性能表现较好且稳定.通过该模型的示范,给海量信息检索技术提供了拓展思维的方案.     

基本初等函数的保密云计算服务协议

目前云计算已经成为解决很多问题的一个有力平台,同时也带来了大量的安全隐患。其中,关于基本初等函数的保密计算是所有云计算的基础和核心。 提出了所有基本初等函数的保密云计算服务协议,其基本思想是将原始数据做变换后,把计算复杂部分发给云平台,通过云计算将结果反馈给接受服务方,从而保密地计算相应函数。通过广泛接受的模拟范例证明了协议的安全性。协议中接受计算服务方可用很少的计算资源解决复杂的计算问题,保证了较低的计算复杂度和通信复杂度,因此提出的协议是有效可行的,可以成为云保密计算中的基础子协议。     

新型云计算服务器的设计与实现

采用传统服务器组成云计算数据中心存在体积大、功耗高、效能低等问题。为此,设计并实现一种新型云计算服务器。对该服务器的关键技术进行阐述,包括云处理器、3D-torus网络拓扑结构、负载均衡策略、硬件虚拟化等技术。与传统服务器相比,该新型云计算服务器具有体积较小、功耗低等特点。     

云计算中基于身份的双服务器密文等值判定协议

随着云存储的快速普及以及公众隐私保护意识的提升,越来越多的隐私数据被加密存储在云上.因而,如何对密文数据特别是采用公钥密码体制加密的数据进行高效检索成为了一个重要研究内容.带密文等值判定的公钥加密协议是其中一种检索方法,它可以在不泄漏明文内容的情况下判定2段密文对应的明文是否相同.最近,一系列带密文等值判定的公钥加密协议被提出.然而,在这些协议中,只用了一个服务器来执行等值判定操作,不能抵抗恶意服务器的内部关键字猜测攻击.为了解决这个问题,首次提出了基于双服务器的带密文等值判定的公钥加密协议,并在随机预言机模型下证明了它的安全性.同时,也对设计的协议进行了性能分析,分析表明:该协议适合资源受限的移动设备.     

在线多任务异构云服务器负载均衡算法研究

针对由于云服务器之间软件环境存在异构性及数据分布不均匀等特点而导致云服务器集群在处理大量任务时往往出现节点负载不均衡的情况,提出了解决在线多任务异构云服务器集群负载均衡的方法与相关算法。首先统计集群提供的各类服务的平均资源消耗,结合任务在服务器上已运行时长和资源占用情况,预测评估某一时刻服务器上任务剩余负载总量;然后按周期获取节点实际任务负载情况,及时修正任务负载情况;最后综合考虑节点各项性能,计算在待分配任务提交时刻各节点的预测负载评估值,并将任务分配给预测负载最轻的节点。实验结果表明,该算法具有可行性且在多任务异构云服务器集群负载均衡方面具有一定优势。     

云平台下混合服务器差异节点负载均衡调度

由于传统的混合服务器差异节点负载均衡调度方法存在调度效果差、负载均衡度低、执行作业耗时长的问题,提出一种云平台下混合服务器差异节点负载均衡调度方法。依据提取的混合服务器差异节点负载目标特征,采用自然数编码方式,设置染色体的路经以及长度个数,对差异节点编号,将所有节点都作为一个目标特征内的染色体,以此检测云平台下混合服务器的差异节点负载情况;利用基于线性的时间序列方式,构建负载模型,根据BP神经网络信号的前向传播和误差反向传播对负载计算,通过负载均衡调度策略实现差异节点负载均衡调度。经过实验证明:所提方法的负载均衡调度效果较好,负载均衡度较高,缩短了系统执行作业所用时间。