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具有循环安全性的同态加密方案的设计

计算机研究与发展 2015年第6期52卷 1389-1393页

作者：杨晓元周潭平张薇吴立强武警工程大学网络与信息安全武警部队重点实验室西安710086 武警工程大学电子技术系西安710086

同态加密在云计算等领域具有重要的应用价值,针对现有同态加密方案中私钥个数多和需要预设乘法同态次数的缺陷,基于一个具有特殊b的误差学习问题(learning with errors problem,LWE)变种bLWE(the"special b"variant of the learning wit... 详细信息

同态加密在云计算等领域具有重要的应用价值,针对现有同态加密方案中私钥个数多和需要预设乘法同态次数的缺陷,基于一个具有特殊b的误差学习问题(learning with errors problem,LWE)变种bLWE(the"special b"variant of the learning with errors problem),得到具有循环安全性的重线性化过程,据此构造了一个较高效的同态加密方案.与Brakerski等人的方案相比,方案的构造者不需要事先知道服务器中乘法同态次数,且私钥个数由原来的L+1个大幅度地缩小为1个.最后,在标准模型下对重线性化过程的循环安全性和方案的CPA安全性进行了严格证明.

关键词：循环安全同态加密 LWE问题格标准模型

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循环安全的同态加密方案

计算机研究与发展 2020年第10期57卷 2117-2124页

作者：赵秀凤付雨宋巍涛信息工程大学密码工程学院郑州450001

全同态加密可以对密文进行有效计算,是实现云计算、大数据以及机器学习中数据隐私安全的一项重要密码技术.利用“自举”技术可以构造全同态加密方案,但是使得运算密钥随着运算电路的深度线性增长,这是全同态加密方案实用性的一个主要瓶... 详细信息

全同态加密可以对密文进行有效计算,是实现云计算、大数据以及机器学习中数据隐私安全的一项重要密码技术.利用“自举”技术可以构造全同态加密方案,但是使得运算密钥随着运算电路的深度线性增长,这是全同态加密方案实用性的一个主要瓶颈.然而,如果同态加密方案满足循环安全性,即可以对方案的私钥进行安全的加密,则可以使得运算密钥的规模独立于运算电路的深度.因此,满足循环安全性的同态加密方案是值得研究的一个问题.基于噪声淹没技术,给出了循环安全的公钥同态加密方案,并给出了安全性证明和参数设置;进一步,通过引入拒绝采样技术,给出了优化的循环安全公钥同态加密方案,在增加部分采样算法的代价下,将系统参数从超多项式级降低到多项式级,大大约减方案公钥和密文规模,从而可以有效改善密文运算的计算复杂性,提升同态加密方案的性能.

关键词：同态加密循环安全错误学习问题噪声淹没技术拒绝采样

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基于同态加密的医疗数据密文异常检测方法

中国科学：信息科学 2023年第7期53卷 1368-1391页

作者：李腾方保坤马卓沈玉龙马建峰西安电子科技大学网络与信息安全学院西安710071 西安电子科技大学广州研究院广州510555

为了避免电子健康数据(electronic health records,EHRs)在异常检测过程中泄漏患者信息和诊断结果等问题,针对医院与患者敏感数据的隐私保护,提出了一种基于CKKS全同态加密的EHRs异常检测隐私保护模型.将医院以及患者的EHRs由CKKS算法... 详细信息

为了避免电子健康数据(electronic health records,EHRs)在异常检测过程中泄漏患者信息和诊断结果等问题,针对医院与患者敏感数据的隐私保护,提出了一种基于CKKS全同态加密的EHRs异常检测隐私保护模型.将医院以及患者的EHRs由CKKS算法实现浮点数同态加密,设计一个基于密文比较算法的协议,通过可信密钥服务器与第三方数据中心之间的通信建立密文态孤立森林模型.并利用CKKS算法的SIMD技术,实现密文数据在孤立森林模型上的异常检测,最终返回密文结果.理论分析和实验结果表明,所提出的方案能够保证EHRs的隐私安全.并且在不同的EHRs数据集上验证,该模型优于传统的明文异常检测算法和同类型密文异常检测算法,且在密文态上能够保持和明文孤立森林算法相近的检测效率,有较好的异常检测效果.

关键词：同态加密孤立森林异常检测隐私保护密文比较

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同态加密隐私保护数据挖掘方法综述

计算机应用研究 2011年第5期28卷 1614-1617,1622页

作者：钱萍吴蒙南京邮电大学计算机学院南京210003 江苏科技大学计算机科学与工程学院江苏镇江212003 南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003

近年来国内外学者对隐私保护数据挖掘(privacy-preserving data mining,PPDM)进行了大量研究,适时地对研究成果进行总结,能够明确研究方向。从分类挖掘、关联规则挖掘、聚类挖掘和安全多方计算等几个方面,总结了现有的基于同态加密技术... 详细信息

近年来国内外学者对隐私保护数据挖掘(privacy-preserving data mining,PPDM)进行了大量研究,适时地对研究成果进行总结,能够明确研究方向。从分类挖掘、关联规则挖掘、聚类挖掘和安全多方计算等几个方面,总结了现有的基于同态加密技术的算法,分析了其基本原理和特点,并在此基础上指出了PPDM技术今后发展的方向。

关键词：隐私保护数据挖掘同态加密安全多方计算

同态加密的硬件卸载及其在隐私保护计算中的应用

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小型微型计算机系统 2021年第3期42卷 595-600页

作者：周慧凯华蓓中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230027

同态加密可以满足计算外包、数据共享、数据交易等应用对隐私保护计算的需要,但是同态加密的高计算开销限制了它在实际生产中的应用.本文从硬件卸载的角度解决同态加密的高性能计算问题,基于Intel QAT加速卡实现了一个半同态加密的高性... 详细信息

同态加密可以满足计算外包、数据共享、数据交易等应用对隐私保护计算的需要,但是同态加密的高计算开销限制了它在实际生产中的应用.本文从硬件卸载的角度解决同态加密的高性能计算问题,基于Intel QAT加速卡实现了一个半同态加密的高性能异步卸载框架QHCS. QHCS通过重构同态加密应用的软件栈来实现高效的异步卸载,并通过引入协程机制、批量加密技术等实现加密性能的最大化.本文同时给出了偏好不同性能指标(吞吐量、延迟)的两种卸载方案.进一步地,在由GPU及QAT组成的异构计算系统中,利用QHCS完整地实现了一个隐私保护的线性回归应用.实验结果表明,QHCS的吞吐量是目前软件实现的110倍,在百万量级的高维数据上实施隐私保护的线性回归计算只需十几分钟,可以较好地满足实际应用的需要.

关键词：隐私保护计算同态加密硬件卸载 QAT加速器

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同态加密研究进展综述

计算机应用研究 2015年第11期32卷 3209-3214页

作者：李浪余孝忠杨娅琼郑兰兰衡阳师范学院计算机科学系湖南衡阳421002 湖南大学信息科学与工程学院长沙410082

针对云计算中的同态加密问题,进行了相关研究进展综述。介绍了同态密码目前的研究进展,综述了五种典型的公钥同态加密方案和两种典型的全同态加密方案,分析了全同态加密算法的设计方法,并从安全性方面对同态密码学进行了详细的分析和对... 详细信息

针对云计算中的同态加密问题,进行了相关研究进展综述。介绍了同态密码目前的研究进展,综述了五种典型的公钥同态加密方案和两种典型的全同态加密方案,分析了全同态加密算法的设计方法,并从安全性方面对同态密码学进行了详细的分析和对比,总结对比了四种全同态加密方案,指出全同态密码核心关键问题和进一步需要研究的内容,为同态密码研究提供一定的参考。

关键词：云计算信息安全同态加密

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基于A-GCDP困难性的矩阵同态加密方案

系统仿真学报 2013年第4期25卷 699-703,708页

作者：朱艳琴靳方元张娟罗喜召苏州大学计算机科学与技术学院苏州215006

安全有效的矩阵同态加密方案在云计算环境中有着重要的应用。已有的矩阵同态加密方案密钥生成过程繁琐且加解密机制不够灵活,使得其应用范围受到很大限制。针对这些问题,在A-GCDP困难性假设的基础上,构造了一个新的矩阵同态加密方案,并... 详细信息

安全有效的矩阵同态加密方案在云计算环境中有着重要的应用。已有的矩阵同态加密方案密钥生成过程繁琐且加解密机制不够灵活,使得其应用范围受到很大限制。针对这些问题,在A-GCDP困难性假设的基础上,构造了一个新的矩阵同态加密方案,并通过将方案的安全性归约为求A-GCDP问题,来证明方案是安全的。与同类方案相比,新方案的密钥生成过程简单,密钥长度短,加解密速度快且加密机制较为灵活,不仅满足矩阵同态,还满足矩阵内部元素运算的同态,同时一对密钥可以对任意维数的矩阵进行加密。仿真实验进一步验证了新方案具有较好的加解密性能,是一个实用的矩阵同态加密方案。

关键词：同态加密矩阵同态加密近似最大整数公因子 CPA安全

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同态加密在加密机器学习中的应用研究综述

计算机科学 2018年第4期45卷 46-52页

作者：崔建京龙军闵尔学于洋殷建平国防科学技术大学计算机学院长沙410073

现有的机器学习算法不能对加密后的数据进行分析计算,而很多领域如医疗、金融等又要求数据保持机密性和安全性,这促进了加密机器学习的产生和发展。同态加密技术是解决这一问题的主要思路,它可以保证在不解密的情况下对密文进行计算,使... 详细信息

现有的机器学习算法不能对加密后的数据进行分析计算,而很多领域如医疗、金融等又要求数据保持机密性和安全性,这促进了加密机器学习的产生和发展。同态加密技术是解决这一问题的主要思路,它可以保证在不解密的情况下对密文进行计算,使得解密后的结果与对明文执行相同计算得到的结果相同。文中对同态加密在加密机器学习中的相关应用研究进行了综述,主要介绍了目前用同态加密实现加密机器学习的3种算法(加密神经网络、加密kNN、加密决策树和完全随机森林),并从正确性、安全性、执行效率方面分析了方案设计,总结并对比了不同加密机器学习算法的构造思路,指出了同态加密用于加密机器学习的关键问题和进一步研究需要关注的内容,为同态加密和加密机器学习提供参考。

关键词：同态加密加密机器学习隐私保护数据挖掘

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同态加密的百万富翁问题高效解决方案

小型微型计算机系统 2017年第3期38卷 455-459页

作者：左祥建李顺东杨晓莉陕西师范大学计算机科学学院西安710062

安全多方计算问题由图灵奖得主姚期智于上世纪八十年代首先提出,现在已经成为密码学的一个重要研究方向.百万富翁问题是多方安全计算研究的热点问题之一,也是其他安全多方计算协议的基本构成模块,但现有的解决方案效率低下,因而会影响... 详细信息

安全多方计算问题由图灵奖得主姚期智于上世纪八十年代首先提出,现在已经成为密码学的一个重要研究方向.百万富翁问题是多方安全计算研究的热点问题之一,也是其他安全多方计算协议的基本构成模块,但现有的解决方案效率低下,因而会影响其他安全多方协议的效率.基于同态加密算法,通过对保密的数据进行0-1编码,设计了一个计算百万富翁问题的协议,并利用模拟范例对协议进行安全性证明.通过效率分析显示我们的方案是简单、高效的.最后利用这个新的协议作为基本模块,设计了一个保密数据查询问题的协议,并给出了应用实例.

关键词：多方安全计算百万富翁问题同态加密安全查询