基于整数多项式环的多对一全同态加密算法

针对传统公钥加密模式多数只能由单发送方将消息发送给单接收方的限制,基于整数全同态加密方案,设计一种基于整数多项式环的一对一全同态加密算法。在此基础上,通过修改一对一全同态加密算法的密钥生成方式,扩展加密方个数,提出基于整数多项式环的多方加密一方解密的全同态加密算法。给出该算法的正确性和同态性证明,并在随机预言机模型下,基于离散子集求和问题和近似最大公因子问题证明该算法的安全性。性能比较结果表明,该算法可扩展加密方个数,提高解密方效率。     

支持浮点运算的高效并行全同态加密算法

云计算的快速发展在给人们带来便利的同时,其 隐私安全问题也备受关注。结合全同态加密算法,实现直接对密文的运算,是解决隐私安全问题的一种可行方案。但目前大多同态算法支持的数据类型有限,难以有效应用于实际环境。鉴于此,提出一种支持浮点运算的全同态加密算法,以及基于Spark环境的并行算法,并分析了算法的安全性和实际性能。实验结果表明,基于Spark的并行浮点数全同态加密算法支持整数和浮点同态运算,在4节点16核心的集群中 能够达到3.9的整体加速比,能有效减少数据加密和密文运算的时间,满足云计算环境中对大规模浮点数据进行高效同态加密的需求。     

支持多比特加密的多密钥全同态加密体制

本文首先构造了一种支持多比特加密的全同态加密方案(以下简称MBGSW),该方案以李增鹏等人提出的一种支持多比特加密安全性基于DLWE的全同态加密体制为基础,通过修改其加密算法使之成为无CRS模型多比特全同态加密方案.然后运用LinkAlgo算法将单密钥密文扩展成多密钥密文,从而实现多密钥全同态加密(multi-key ...     

一种适用于云计算环境的改进全同态加密方案

针对云计算环境中数据的安全性要求,在现有的全同态加密方案的研究基础上,提出了一种改进的全同态加密方案。改进的全同态加密方案在DGHV方案基础上同时结合将模2运算变为模4运算、减小公钥尺寸和引入一个比较大的固定数的方法,构成了更适合云计算环境的改进全同态加密算法。改进的全同态加密方案具有公钥尺寸小、一次加密2 bit密文和密文检索时不需要将私钥暴露给服务器的特点。文中对改进的全同态加密方案与DGHV全同态加密方案在密文检索方面进行了比较。最后提出了全同态加密方案在云计算环境中的适用场景。     

适用于字符串加密的全同态加密方案

现有的全同态加密思想主要实现对整数进行加密,在密文的状态下可以实现加、减、乘、除等四则运算,将其密文进行解密得到的结果与对明文做相同运算的结果一致,然而当加密对象为字符串的时候这些运算将变的毫无意义;为了使得全同态加密算法可以应用在字符串中,设计了一个可以适用于字符串加密的全同态加密算法;首先介绍了全同态加密算法在整数上的实现原理,通过对中国剩余定理的证明过程中发现了中国剩余定理具备定位字符的能力,然后将中国剩余定理引入整数上全同态加密的思想中;引入的中国剩余定理便是可以在加密过程中实现字符串的定位,避免出现加密完成后无法按照原有顺序回复出原文;最后通过举例论证的方式,验证了实现字符串全同态加密算法的的正确性;从而丰富了全同态加密算法的使用范围。     

基于同态加密的声纹模板设计及其分析

结合声纹特征和VQ（Vector Quantization）识别算法的特点,在对整数同态加密算法进行改进的基础上,提出基于同态加密（homomorphic encryption scheme）的声纹模板保护方法。将实数形式的码本和认证声纹特征转化为整数,采用改进的整数同态加密算法对数据加密并计算密文的欧氏距离分量差,运算结果经解密后用于计算平均最小量化误差最终进行决策输出。该方法克服了实数同态加密算法密文泄漏明文的大小关系、小数和正负数信息等缺陷,并能抵抗已知明文攻击。实验结果表明,加密后系统的身份认证性能可基本保持,验证了方法的有效性。     

基于加密数据库的快速查询方法研究

为保护用户的隐私,企业通常会将重要信息加密后再向数据库中存储。但使用普通加密策略加密后的数据不能直接进行比较和运算操作,当需要查询特定数据时,必须将所有密文数据下载到本地并解密。这种机制的查询速度非常慢,不具有实用性。针对关系型数据库,设计了支持快速查询的加密模型,并实现了模型中使用的三种加密算法,分别为确定加密算法、保持有序加密算法、同态加密算法等。将输入的明文数据使用三种算法加密后分别存储到数据库中,查询时该模型可根据查询语句的类型来匹配数据库中相应的密文数据,进而支持在加密数据库中可直接对密文进行比较和运算,提高对加密数据库的查询速度。     

基于全同态MAC的消息认证算法设计

针对通信信道中数据传输的安全性和认证问题,通过对全同态加密和消息认证码(Message Authentication Code,MAC)算法的研究,提出一种基于全同态MAC的消息认证算法设计方案。该方案首先在接收端对消息进行全同态加密,结合MD5算法对加密后的数据进行扰乱处理,将处理后的数据在信道中传输。然后,在接收端检测消息在传输信道中是否被篡改,再对数据执行全同态解密,进而确保消息传输的可靠性。最后,在SMIC 65 nm工艺下完成硬件设计,DC综合后电路面积为21 911μm~2,在1.2 V电压下最高工作频率可达到204 MHz,功耗为5.73 m W。     

基于Gentry全同态加密算法公钥个数优化的研究

Gentry的全同态加密算法（Fully Homomorphic Encryption）运算需要大量的空间存储所需要的公钥,给实际操作带来一定的难度,本文提出了对全同态加密算法的优化,在不影响安全性的同时,节省了系统加密时间,减少公钥的存储空间,提高了算法的可操作性和运算效率。     

基于MapReduce的并行同态加密算法

根据云计算分布式的特点,并结合同态加密和Hadoop环境下MapReduce并行框架,提出了一种基于MapReduce计算框架的并行同态加密方案。实现了具体的并行同态加密算法,并对该方案的安全性和正确性进行了理论分析。同时,在16个核的计算集群中进行实验,数据加密的加速比可以达到13。实验结果表明,基于MapReduce的同态加密方案可以有效地减少数据的加密时间,有利于面向实时的应用。     

加密电子病历数据共享方案

为了实现电子病历数据的细粒度访问控制以及安全存储与共享,提出了一种基于属性的云链协同存储的电子病历共享方案。该方案用对称加密算法加密电子病历,用基于密文策略的属性基加密算法加密对称密钥,用可搜索加密算法加密关键字。电子病历密文存储在医疗云上,安全索引存储在联盟链上。该方案使用可搜索加密技术实现关键字的安全搜索,使用代理重加密技术实现用户属性的撤销。经安全性证明,该方案能够实现密文的安全性和关键字的安全性。数值模拟实验结果表明,该方案是有效的。     

格上基于RLWE难题的身份基代理重加密方案

针对目前基于格的身份基代理重加密方案存在的加/解密效率低和密文、密钥尺寸过长的问题,采用原像抽样和对偶加密技术,重新构造了一个基于格的身份基代理重加密方案。该方案采用原像抽样技术提取用户私钥,用对偶加密算法对消息进行加密,利用代理重加密密钥进行重加密,并用用户的私钥进行解密。安全分析表明,在标准模型下,基于ring learning with errors困难假设,该方案满足IND-aID-CPA安全。效率分析表明,该方案可以有效缩短密文和密钥尺寸,提高加/解密效率。     

边缘计算模式下全同态加密智能合约设计

区块链产生的成千上万的交易信息数据不断被收集到区块链中,会给区块链网络的计算资源和存储空间造成极大负担.为了解决区块链网络计算资源不足和存储空间有限的问题,我们将边缘计算模式应用于联盟链Hyperledger Fabric系统中,在区块链中设计了基于边缘计算模式的智能合约,以提高区块链的存储空间和运行效率.在此基础上,...     

基于多比特全同态加密的安全多方计算

本文中,我们首先证明了李增鹏等人提出的多比特多密钥全同态加密方案(MFHE)满足密钥同态性质,利用此性质,可以通过门限解密得到最终解密结果.使用该方案,我们设计了一个在CRS模型下和半恶意攻击者模型下安全的三轮多方计算协议(MPC).该安全多方计算协议的安全性是基于容错学习问题(LWE)的两个变种问题Ferr LWE和Some are errorless.LWE,而且,通过非交互的零知识证明,我们可以把半恶意攻击者模型下安全的三轮多方计算协议转变为在恶意模型下安全的三轮多方计算协议.     

基于同态加密的云环境障碍最短路径导航的隐私保护算法

针对基于位置服务(LBS)中外包计算最短路径可能泄露用户隐私的问题,基于同态加密和安全多方计算,提出了一个基于同态加密的云环境障碍最短路径导航的隐私保护算法,为用户和数据所有者提供隐私保护.在该算法中,使用安全多方计算解决两种不同条件下计算道路中有无障碍物的最短路径隐私问题,并基于同态加密提出了有障碍物查询和无障碍物查询两个协议.最后,依照上述协议在理论和实践两个方面证明了所提出框架的有效性.     

基于素数幂次阶分圆多项式环的多密钥全同态方案

传统的全同态加密方案允许对单个用户的密文进行任意计算,计算结果解密后能够得到与明文计算相一致的结果。多密钥全同态加密方案允许云服务器对多个用户的密文进行任意计算,更适用云计算的应用场景。基于公钥加密方案NTRU的多密钥全同态加密方案被称为NTRU型多密钥全同态加密方案,具有密钥和密文尺寸短、运算速度快和潜在的抗量子攻击等特性。但是,现有的NTRU型多密钥全同态加密方案存在可选的环结构少、使用的环结构容易受到子域攻击等问题。文章以NTRU型多密钥全同态加密方案LTV12为研究对象,将该方案中的2的幂次阶分圆多项式环替换为素数幂次阶分圆多项式环,密钥生成算法采用正则嵌入下的高斯分布,优化了LTV12方案,增加了可选环结构的数量,并使其免受子域攻击的危害,对其实用性和安全性具有推动意义。     

支持用户撤销的可验证密文检索方案

为解决恶意云服务器可能发送错误或者伪造的查询结果给用户,且授权用户可能在检索完成之后将密钥信息私自发送给非授权用户的问题,构造了一种支持用户撤销的可验证密文检索方案。首先,利用加密算法对用户文档加密、对关键词签名;其次,运用搜索算法对需要检索的文档进行检索;最后,运用验证算法和用户撤销算法对检索结果进行验证,以及对未检索文档进行再一次加密保护。分析结果表明,所提方案能够在保证数据完整性的前提下完成精确检索,且通过重加密机制实现了用户撤销,保证了系统的安全性,该方案满足不可区分性选择关键词攻击（IND-CKA）安全。     

云环境下的基于属性和重加密的密钥管理

在云计算环境中如何安全地存储数据是云计算面临的挑战之一。加密是解决云计算中数据存储安全问题最主要的方法,而加密的一个保密性问题是密钥管理。提出了云环境下的基于属性和重加密的密钥管理方案。云服务提供商对不同用户进行重加密时,可以一次为一组用户重加密,从而减少了重加密的个数。数据拥有者可以对组用户生成和发送重加密密钥,而数据请求者可以使用属性集对应的一个密钥解密多个数据拥有者的数据,从而能减少两者的密钥发送量,降低密钥管理的难度,提高方案的效率。最后,对方案的安全性和性能进行了分析