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基于Fabric和属性加密的数据安全共享方案

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广西大学学报（自然科学版） 2024年第3期49卷 585-594页

作者：申童童黄保华广西大学计算机与电子信息学院广西南宁530004 广西智能数字服务工程技术研究中心广西南宁530004 广西高校并行分布与智能计算重点实验室广西南宁530004

为了解决弱信任组织之间数据共享问题,提出一种基于Hyperledger Fabric及密文策略属性加密的数据安全共享方案。首先,将密文策略属性加密技术融入Fabric区块链,实现证书、属性密钥及数据加密的集成;其次,基于云存储服务器构建云存储索... 详细信息

为了解决弱信任组织之间数据共享问题,提出一种基于Hyperledger Fabric及密文策略属性加密的数据安全共享方案。首先,将密文策略属性加密技术融入Fabric区块链,实现证书、属性密钥及数据加密的集成;其次,基于云存储服务器构建云存储索引结构及数据存储体系,以支持数据高效存储及检索;最后,设计基于上述技术的Fabric数据访问控制方案,实现云存储数据安全共享。Fabric区块链的引入确保了数据可追溯性,改造的Fabric CA提高了系统可用性及数据共享效率。安全性分析及实验结果表明,该方案能够平衡数据共享效率、安全性及系统可用性,可实现弱信任组织之间数据的安全共享。

关键词：属性加密数据安全共享去中心化云存储

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数据安全共享技术发展综述及在能源电力领域应用研究

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信息安全研究 2023年第3期9卷 208-219页

作者：余晗梁音宋继勐李何筱奚溪原洁璇国家电网有限公司大数据中心北京100052 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

数据要素的流通共享与协同应用是数字时代中数据要素市场培育的核心内容,数据安全共享技术能够有效实现数据的安全共享,避免“数据孤岛”现象、隐私泄露事件等.对国内外数据安全共享技术研究成果及进展进行了全面综述.首先,概述了数据... 详细信息

数据要素的流通共享与协同应用是数字时代中数据要素市场培育的核心内容,数据安全共享技术能够有效实现数据的安全共享,避免“数据孤岛”现象、隐私泄露事件等.对国内外数据安全共享技术研究成果及进展进行了全面综述.首先,概述了数据安全共享技术的发展与演进历程,然后从技术特点、解决问题、优缺点等方面对比分析了现有数据安全共享解决方案,并总结了其依赖的关键技术及面临的风险挑战;其次,讨论了数据安全共享技术在电力能源交易、电力物联网、电动汽车等能源电力领域典型场景的应用,为能源电力领域数据合规与治理提供新的思路与启示;最后,展望了数据安全共享技术在能源电力领域应用的未来研究方向及发展前景.

关键词：数据安全共享隐私计算区块链云环境电力领域

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面向车联网数据安全共享的联邦学习研究与实现

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面向车联网数据安全共享的联邦学习研究与实现

作者：陈慧婧北京邮电大学

学位级别：硕士

随着车联网技术的快速发展,车联网信息服务不断丰富与完善。实现车联网信息服务需要使用不同车辆收集的驾驶操控数据、环境数据和用户数据。这些车辆数据包含大量的用户个人信息,集中上传和处理存在较大的隐私泄露风险。联邦学习将集中... 详细信息

随着车联网技术的快速发展,车联网信息服务不断丰富与完善。实现车联网信息服务需要使用不同车辆收集的驾驶操控数据、环境数据和用户数据。这些车辆数据包含大量的用户个人信息,集中上传和处理存在较大的隐私泄露风险。联邦学习将集中式的机器学习模型训练过程转换为全局模型下发、本地模型训练、本地模型上传和全局模型聚合这四个关键步骤,能够在原始数据不出设备的前提下;利用多个数据集共同训练服务模型,达到数据安全共享的目标。联邦学习在车联网数据共享发展中的前景被看好,但也面临着不少挑战。基于联邦学习实现车联网数据共享需要解决两个关键问题。其一是车辆特性带来的联邦学习效率下降问题,相比其他静态的场景,需要额外考虑车辆强移动性和资源异构性的影响;其二是共享过程的数据隐私问题,虽然本地模型训练保证了原始数据集存储在本地,但是本地模型上传和全局模型下发过程中交互的中间模型参数存在泄露原始数据的风险。为了更好的保护用户隐私,需要在交互过程中添加隐私保护措施,但其带来的模型精度损失和训练效率下降可能无法满足任务需求。针对上述挑战,本文对如何在保护数据隐私的前提下高效的实现车联网数据共享进行了深入的研究和讨论,并完成了以下工作:1.针对车辆特性带来的联邦学习效率下降问题,本文根据车辆的强移动性及车辆资源的实际情况,细化了车辆异构资源的评价维度,提出了面向资源异构的参与车辆选择算法。首先对车辆的节点稳定性进行筛选,再将车辆选择问题转化为在时间门限内的参与车辆数量最大化问题,提出了基于贪心算法的解决方案,选择适合的车辆节点参与模型训练,从而更高效的完成联邦学习任务。实验证明,相比于现有的随机选择的方式和FedCS算法,本文提出的参与车辆选择算法可以有效提高联邦学习的模型训练效率。2.针对车辆数据共享中的隐私泄露问题,本文提出了一套面向车联网数据安全共享的联邦学习方法。该方法借助同态加密、差分隐私技术增强联邦学习的隐私保护能力,有效保护了本地模型上传和全局模型下发的中间模型参数。为了解决额外的隐私保护措施引发的模型精度损失、训练效率下降无法满足任务需求的问题,本文根据任务和车辆配置自适应的选择差分隐私和同态加密实现模型参数的安全聚合,在模型精度和训练效率之间取得了平衡。实验证明,本文提出的方法在不同复杂度的模型训练任务中都能在可接受的资源消耗范围内实现安全、高效的共享模型训练。

关键词：车联网数据安全共享隐私保护联邦学习

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车联网中数据安全共享方案研究

车联网中数据安全共享方案研究

作者：刘峰江苏大学

学位级别：硕士

近年来,随着车联网(Io V)技术在智能交通系统架构中重要性的提升,智能网联汽车不断向电动化、网联化、智能化、共享化方向发展,其中数据共享能够提升车辆行驶安全和效率,通过车辆间共享道路安全信息和应用数据,可加快车辆在陌生环境中... 详细信息

近年来,随着车联网(Io V)技术在智能交通系统架构中重要性的提升,智能网联汽车不断向电动化、网联化、智能化、共享化方向发展,其中数据共享能够提升车辆行驶安全和效率,通过车辆间共享道路安全信息和应用数据,可加快车辆在陌生环境中的反应速度。但是,车联网中部分恶意车辆发布虚假数据或篡改他人数据,会导致车辆判断错误,严重的会引发交通事故。本文设计一个基于国密算法的数据安全共享系统以实现数据隐私保护,同时为了增强系统在遭受攻击时的预警能力,实现车联网环境下基于改进型树突状细胞免疫算法的系统入侵检测方案,确保数据共享系统的安全性。论文的主要研究工作如下:(1)基于国密算法的车联网数据安全共享方案。针对车联网中车辆具有高移动性和网络拓扑结构多变性的特点,该方案引入边缘计算节点建立系统架构,设计车联网中一对一通信环境下和一对多通信环境下,两种通信模式下的安全数据共享方案。一对一隐私数据共享方案使用国密算法将共享数据进行加密传输,确保数据隐私安全;一对多数据共享方案使用代理重加密技术实现数据密态共享。(2)基于改进型树突状细胞免疫算法的异常检测系统。针对车联网数据共享系统易遭受恶意攻击问题,本文融合粒子群算法和引力搜索算法用于改进传统DCA算法,提出基于PSO-GSA算法的改进型DCA(EDCA)算法,通过种群迭代实现自适应调参,提高准确率。并基于EDCA算法设计一个入侵检测系统,系统可在网络数据流量中寻找出异常数据包,根据异常指数判别系统是否被入侵。通过实验和数据分析,我们的方案相比于其他异常检测模型具有较好的检测性能,平均准确率可达到98.4%,并且在不同的环境下仍然能保持较好的稳定性。(3)在上述研究基础上,本文从需求分析、系统架构设计、模块功能设计和系统展示等软件开发流程,搭建车联网数据安全共享原型系统。

关键词：车联网数据安全共享隐私保护边缘计算异常检测

基于区块链的公共管理大数据安全共享机制研究

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基于区块链的公共管理大数据安全共享机制研究

作者：金泳湖南工商大学

学位级别：硕士

坚持和完善共建共治共享是推进国家治理体系和治理能力现代化的重要途径。我国还未形成有效的安全共享与协同治理体系,表现在一方面业务条块分割与数据孤岛现象普遍,政府部门之间的联动性和协调性较差,另一方面传统集中式的公共管理数... 详细信息

坚持和完善共建共治共享是推进国家治理体系和治理能力现代化的重要途径。我国还未形成有效的安全共享与协同治理体系,表现在一方面业务条块分割与数据孤岛现象普遍,政府部门之间的联动性和协调性较差,另一方面传统集中式的公共管理数据存储共享容易面临单点故障、网络攻击和数据篡改等问题,数据存储共享安全性较低。本文以公共管理大数据协同治理为背景,研究了面向公共管理大数据中隐私数据共享的区块链技术共享机制,详细分析了公共管理大数据的特征和共享需求,提出了面向隐私保护的安全共享方法,设计了基于区块链的数据安全共享实现机制模块,以株洲市荷塘区政务为对象进行了应用实践。全文主要工作和内容如下:(1)总结提炼了公共管理大数据共享的管理机制、技术开发、激励机制、安全隐私等方面存在的问题,主要表现为各层级、各部门、各系统之间缺乏统一规划、重复投资、重复建设,没有建立部门协同治理机制,导致各部门共享的意愿不高或共享的效率很低,同时现有共享技术下隐私数据的安全性问题、数据篡改问题、数据共享平台的扩展性问题以及数据被非法使用问题都得难以解决。(2)提出了在区块链中基于变体同态加密的公共管理大数据隐私加密共享方案以及结合安全多方计算的公共管理大数据分布式应用机制。在该方法和机制下,各个计算节点在本地数据库完成数据提取、计算,并将输出计算结果路由到指定节点,从而多方节点完成协同计算任务,输出唯一性结果。整个过程各方数据全部在本地,并不提供给其他节点,在保证数据隐私的情况下,完成数据的计算与归集,实现相应的隐私数据在线传输共享。(3)提出了公共管理大数据共享区块链系统架构,依托联盟链这种价值链,构建可扩展、可控制、可开放服务的联盟链模型,其中包含基础设施层、应用支撑层、应用系统层三个部分。在基础设施层详细设计了两级联盟网络架构以及分布式账本数据存储架构,在应用支撑层设计了区块链共享系统的共识机制、安全传输协议、MSP通道、时间戳和资源管理平台,在应用系统层主要详细设计了智能合约应用机制,提出了从请求到节点验证、交易排序、交易确认和同步记账的政务信息共享流程。(4)以株洲市荷塘区为对象进行了应用效果分析,搭建了政务数据安全共享Demo系统,证明了基于区块链的公共管理大数据安全共享机制,不仅可以在技术层面解决传统数据共享中存在的问题,促进管理数据共享的发展,而且基于Fabric框架的运行效率也能达到预期的标准。本文提出的基于区块链的公共管理大数据安全共享机制将有效地确保公共行政制定全面、公开和透明的公共政策,并保障决策者在此过程中受到其他政府部门、企业和社会各界的全景监督下而制定。同时,更紧密地响应社会需求,为各个群体提供个性化服务,协助群众获得更多参与决策和发展的机会。

关键词：公共管理大数据协同治理区块链数据安全共享同态加密

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基于多方数据安全共享的空间查询算法研究

基于多方数据安全共享的空间查询算法研究

作者：张译权电子科技大学

学位级别：硕士

数据外包服务能够有效的利用服务提供商(例如,云计算平台)软硬件优势,优化资源配置,获取更高的运行维护水平和扩展能力,为用户提供集中、高效的查询检索服务。然而,服务提供商的安全问题也不容忽视,其中最重要的就是来自数据提供者的外... 详细信息

数据外包服务能够有效的利用服务提供商(例如,云计算平台)软硬件优势,优化资源配置,获取更高的运行维护水平和扩展能力,为用户提供集中、高效的查询检索服务。然而,服务提供商的安全问题也不容忽视,其中最重要的就是来自数据提供者的外包数据的安全保护以及用户查询的安全保护两大类安全问题。到目前为止,针对兴趣点(Point-Of-Interest,简称POI),例如餐馆、旅游景点、旅馆等,研究者提出了许多支持隐私保护的空间查询,包括:支持隐私保护的skyline查询,支持隐私保护的KNN查询,支持隐私保护的top-k空间查询等。这些工作都有效地保护了外包数据的安全性。然而,这些研究都只是为单一的数据提供者提供了安全的解决方法。当服务提供商基于多个数据提供者的共享数据向外提供空间查询时,这些方法将很难扩展应用。本文将对于“多方数据安全共享的空间查询算法”进行研究。研究内容如下:提出一种支持多方空间数据安全共享的索引构建方法。针对现有空间数据索引数据结构易暴露空间兴趣点(POI)实际位置和描述信息的安全问题,本文设计了支持数据隐私保护的空间数据索引结构;针对高维空间数据的特点,本文设计了高维度安全空间数据索引结构,在保障空间数据隐私的前提下,支持Top-K查询,空间关键词组查询等隐私安全的空间数据查询;针对多方数据共享中的互信和交易平等问题,本文提出了在保障数据拥有者自身数据不泄露的前提下,多数据拥有者空间数据安全索引协同构建机制。提出支持隐私保护的Top-K查询以及空间关键词组查询算法。基于构建的索引数据结构,本文设计基于乘法同态系统的Top-k空间关键词查询算法,实现对查询用户查询条件、查询结果的隐私保护。并且在Top-k查询的不同敌手场景下,本文建立攻击模型,分析算法的安全性。同样本文设计隐私保护空间关键词组查询算法,实现对查询用户查询条件、查询结果的隐私保护。

关键词：空间关键词查询隐私保护数据安全共享同态加密

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面向智慧交通的数据安全共享方案研究

面向智慧交通的数据安全共享方案研究

作者：张慧茹曲阜师范大学

学位级别：硕士

随着新型数字化技术与应用的不断涌现,智慧交通步入了“数据驱动”的新时代。然而,目前的交通产业系统间协同性差,缺乏高效、及时的信息交流,以及有效的数据融合与协作机制,难以适应现代交通发展的需求。通过数据共享,打破传统的数据孤... 详细信息

随着新型数字化技术与应用的不断涌现,智慧交通步入了“数据驱动”的新时代。然而,目前的交通产业系统间协同性差,缺乏高效、及时的信息交流,以及有效的数据融合与协作机制,难以适应现代交通发展的需求。通过数据共享,打破传统的数据孤岛困境,实现信息的无缝衔接,是智慧交通发展的必然趋势。面对智慧交通系统中日益增长的数据量和逐渐复杂的网络结构,各系统间的数据共享面临着严峻的信任和安全挑战,主要挑战有:(1)安全性-完整性-可用性难以平衡;(2)敏感数据机密性-数据访问灵活性难以兼顾。因此,基于联邦学习及密文策略属性基加密(Ciphertext Policy Attribute-based Encryption,CP-ABE),从两个角度对面向智慧交通的数据安全共享方案展开研究:一方面,利用联邦学习技术实现交通图像数据的安全共享;另一方面,利用CP-ABE实现包含个人隐私信息的交通文本数据安全共享。具体工作如下:(1)基于联邦学习的交通图像数据安全共享方案设计。首先,构建了一个可信多源数据共享模型。数据拥有者通过联邦学习获得训练有素的机器学习模型,区块链通过提供模型参数共享辅助联邦学习,降低对单个节点的依赖性。该模型在一定程度上保护了参与者的隐私,同时也减少了通信开销。另外,设计了一种自适应差分隐私方法和基于模型质量的验证激励机制,以求在保证隐私预算与模型准确性之间取得良好的平衡,从而提高用户参与系统的主动性。实验结果表明,该方案不仅能够达到较高的模型精度,在减少隐私预算和抵御恶意攻击等方面也表现出良好的性能。(2)基于CP-ABE的交通文本数据安全共享方案设计。首先,构建了一个可搜索数据安全共享模型。在数据加密之前,利用(p,ε,k)-匿名数据脱敏算法对敏感数据集进行脱敏预处理,降低其敏感度。在此基础上,采用可搜索的属性加密方法,利用区块链的可追溯等优点实现多关键字搜索,提高搜索效率。该方案赋予数据拥有者控制数据访问的权利,允许数据请求者根据自己的兴趣生成陷门,并向数据拥有者发送查询请求,从而保证灵活的数据访问控制。理论和实验分析表明,该方案不仅能够实现数据的细粒度访问和多对多匹配,从而达到多个系统之间跨域数据共享的目的,同时也能有效保障用户的隐私信息安全。

关键词：数据安全共享智慧交通验证激励机制数据脱敏细粒度访问控制

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云环境下的数据安全共享方案

云环境下的数据安全共享方案

作者：韩娇西南大学

学位级别：硕士

随着云计算技术迅速兴起和普及,云存储作为云计算的一个基础功能,为数据拥有者提供存储空间,并提供便捷的数据访问服务。数据拥有者将数据存储在云上,便于和其他用户进行共享,但当数据拥有者把数据存储在云上时,对数据的安全性会有所考... 详细信息

随着云计算技术迅速兴起和普及,云存储作为云计算的一个基础功能,为数据拥有者提供存储空间,并提供便捷的数据访问服务。数据拥有者将数据存储在云上,便于和其他用户进行共享,但当数据拥有者把数据存储在云上时,对数据的安全性会有所考虑,将数据进行安全共享才是利用云所期望的理想应用场景。本文提出了一种云环境下的数据安全共享方案,实现数据拥有者和多个授权用户通过云提供的存储空间实现数据“一对多”的共享过程,结合AES对称加密方案、可验证公钥的无证书公钥加密方案和基于多项式的非对称加密方案。在共享过程中,数据拥有者和授权用户的私钥没有泄露给任何一方,虽然通过了云,但是云并不能知道任何用户的私钥,也就无法从密文中获取到数据。此外,该方案能高效灵活地应对数据在新用户加入和用户撤销这两种情况下的安全共享。

关键词：云计算数据安全共享无证书公钥加密 Schnorr签名

基于差分隐私的企业财务会计数据安全共享方法研究

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通化师范学院学报 2023年第4期44卷 88-94页

作者：戴小凤朱卫东安徽审计职业学院工程管理系安徽合肥230601 合肥工业大学合肥工业大学管理学院

针对现有财务会计数据共享中存在开销较大、隐私安全性较低等问题,提出一种基于差分隐私的企业财务会计数据安全共享方法.通过差分隐私技术构建强化学习的形式化模型,在建模过程中引入马尔可夫决策过程,确定会计数据状态,并获得对应最... 详细信息

针对现有财务会计数据共享中存在开销较大、隐私安全性较低等问题,提出一种基于差分隐私的企业财务会计数据安全共享方法.通过差分隐私技术构建强化学习的形式化模型,在建模过程中引入马尔可夫决策过程,确定会计数据状态,并获得对应最优值函数,完成企业财务会计数据的动态隐私发布;在此基础上,设计会计数据协作服务,该数据协作服务由四种网络实体构成,分别为域密钥生成器、层密钥生成器、根密钥生成器和云服务器,防止企业财务会计数据存储时泄露,实现细粒度访问控制和数据写操作.通过区块链构建企业财务会计数据安全共享模型,模型由以太坊区块链、贡献者节点、访问者节点,以及链上激励模块构成,实现企业财务会计数据安全共享.通过三个实验数据集测试方法性能,测试结果表明:设计方法隐私安全性较高,能够保持较小的数据损失,且设计方法可在较低的开销下实现会计数据安全共享.

关键词：差分隐私马尔可夫决策过程企业财务会计数据数据安全共享动作值函数转移概率矩阵

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