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面向密文数据的OPTICS聚类模型

小型微型计算机系统 2022年第10期43卷 2234-2240页

作者：栗维勋马斌王琛何纪成高明慧徐剑国网河北省电力有限公司石家庄050000 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院) 南京210061 北京科东电力控制系统有限责任公司北京100192 东北大学软件学院沈阳110169

OPTICS(Ordering Points To Identify the Clustering Structure)是一种在机器学习领域中发挥重要作用的密度聚类算法.随着外包聚类服务的发展和用户隐私保护意识的日益提高,OPTICS需要对密文数据提供聚类支持,进而保证用户数据的隐私性... 详细信息

OPTICS(Ordering Points To Identify the Clustering Structure)是一种在机器学习领域中发挥重要作用的密度聚类算法.随着外包聚类服务的发展和用户隐私保护意识的日益提高,OPTICS需要对密文数据提供聚类支持,进而保证用户数据的隐私性.为此,利用全同态加密(Fully Homomorphic Encryption,FHE)技术构建了面向密文数据的OPTICS聚类模型(OPTICS Clustering Model over Encrypted Data,OPTICS-CMED),该模型是一个包括客户端与服务器的两方外包密文数据聚类模型.首先,给出了模型的实体描述和形式化定义.设计了OPTICS-CMED的通信协议,包括距离计算协议和排序协议.基于上述通信协议,给出了OPTICS-CMED的聚类过程.对模型的正确性、安全性分别进行了分析,并利用FCPS标准数据集进行性能测试,结果表明该模型能够在保证聚类正确性和安全性的前提下实现密文数据聚类,解决了聚类过程中的用户数据隐私保护问题.

关键词：聚类密文数据全同态加密隐私保护

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基于函数加密的密文卷积神经网络模型

通信学报 2024年第3期45卷 50-65页

作者：王琛李佳润徐剑东北大学软件学院辽宁沈阳110167

目前,多数的外包卷积神经网络(CNN)模型采用同态加密、安全多方计算等方法来保护敏感数据的隐私性。然而,上述方法存在计算与通信开销过大而引起的系统效率较低的问题。利用函数加密的低开销特点,构建了基于函数加密的密文卷积神经网络... 详细信息

目前,多数的外包卷积神经网络(CNN)模型采用同态加密、安全多方计算等方法来保护敏感数据的隐私性。然而,上述方法存在计算与通信开销过大而引起的系统效率较低的问题。利用函数加密的低开销特点,构建了基于函数加密的密文卷积神经网络模型。首先,设计了内积函数加密算法和基本运算函数加密算法,实现了密文数据的内积、乘法、减法等基本运算,降低了计算与通信开销;然后,设计了针对基本运算的安全卷积计算协议和安全损失优化协议,实现了卷积层的密文前向传播和输出层的密文反向传播;最后,给出了模型的安全训练和分类方法,通过将以上安全协议进行模块化顺序组合的方式实现CNN对密文数据的训练和分类,该方法可以同时保护用户数据和标签的机密性。理论分析和实验结果表明,所提模型能够在保证正确性和安全性的前提下实现密文数据的训练和分类。

关键词：卷积神经网络密文数据函数加密隐私保护

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基于区块链的外包数据隐私保护技术研究

基于区块链的外包数据隐私保护技术研究

作者：刘风凯齐鲁工业大学

学位级别：硕士

伴随着车联网、移动互联网等技术的蓬勃发展,各种应用中的数据也呈现出高增涨化、多样式化和大规模化等特征。云存储因按需存取和低成本等优势,吸引了更多的用户将数据外包至云服务器存储。然而云存储模式下的数据脱离了用户的物理控制... 详细信息

伴随着车联网、移动互联网等技术的蓬勃发展,各种应用中的数据也呈现出高增涨化、多样式化和大规模化等特征。云存储因按需存取和低成本等优势,吸引了更多的用户将数据外包至云服务器存储。然而云存储模式下的数据脱离了用户的物理控制,导致了外包数据的泄漏或丢失等事件频繁发生。为了保证外包数据的安全性,用户在数据上传之前需对数据进行加密,但这也阻碍了用户之间的数据共享。因此,在保证云存储数据安全和隐私保护的情况下,如何充分发挥外包数据的使用价值,是当前亟需探索的问题。在数据完整性研究中,传统的完整性审计方案存在第三方审计机构(TPA)不可信问题。随着区块链的出现,因其不可篡改与公开验证的性质,保证了外包数据的安全性。采用区块链的完整性审计方案达到了去除TPA的目的,但仍存在执行合约的链上开销问题。在密文搜索研究中,区块链的引入有效解决了传统密文搜索方案中云服务器的中心化问题,但仍存在需维护复杂的索引结构、链上开销问题。同时,同态加密方案因计算开销较大导致在现实生活中实用性较差。SGX(Software Guard Extensions)中拥有一种安全的可信执行环境(TEE),在数据共享与计算方面具有明显的优势。本文从用户的实际需求角度出发,采用链上链下相结合的方法,针对上述问题展开研究,主要研究工作如下:(1)针对TPA不可信和链上开销问题,本文设计了一种基于区块链和TEE的外包数据完整性审计方案。首先,本方案通过使用同态哈希函数生成数据块标签用于完整性验证。其次,本方案将区块链和可信执行环境相结合,在确保外包数据安全的前提下,通过使用区块链来代替TPA在可信执行环境中为用户完成数据完整性审计操作。最后,安全分析和实验测试表明,本方案在确保用户数据安全下,解决了TPA不可信和链上开销问题,在一定程度上降低了方案的总计算开销。(2)针对需维护复杂的索引结构、链上开销和实用性差问题,本文设计了一种基于区块链和TEE的多用户密文搜索方案。首先,本方案使用区块链和可信执行环境来保护关键字和数据的隐私,用户不需预先生成索引或关键字,并在可信执行环境中完成密文数据的解密和关键字搜索操作。其次,为适用于多用户场景,本方案还通过设计智能合约来验证用户授权请求和管理授权用户。最后,安全分析和实验测试表明,本方案在确保用户数据安全下,解决了需维护复杂的索引结构、链上开销以及实用性差问题,可有效地满足实际需求。

关键词：区块链智能合约密文数据云存储

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密钥共享下跨用户密文数据去重挖掘方法

沈阳工业大学学报 2020年第2期42卷 203-207页

作者：高永强吕梁学院计算机科学与技术系山西离石033000

针对当前密文数据去重挖掘方法存在去重效果较差、特征聚合能力低的问题,提出一种密钥共享下跨用户密文数据去重挖掘方法.结合非线性统计序列分析方法对密钥共享下跨用户密文数据的统计特征进行采样,通过识别不同领域的统计特征进行密... 详细信息

针对当前密文数据去重挖掘方法存在去重效果较差、特征聚合能力低的问题,提出一种密钥共享下跨用户密文数据去重挖掘方法.结合非线性统计序列分析方法对密钥共享下跨用户密文数据的统计特征进行采样,通过识别不同领域的统计特征进行密文数据的线性编码设计,抽取密钥共享下跨用户密文数据的平均互信息特征量.采用匹配滤波方法实现密钥共享下跨用户密文数据的去重处理.仿真结果表明,采用该方法的去重效果较好,特征聚合能力较强.

关键词：密钥共享跨用户密文数据去重挖掘特征提取统计特征匹配滤波

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网络信息安全系统密文数据去重方法研究

信阳农林学院学报 2022年第4期32卷 132-136,142页

作者：尹蓉徽商职业学院电子信息系安徽合肥230022

密文重复数据影响网络信息安全系统的工作效率,针对当前去重方法存在的不足,提出数据挖掘技术的网络信息安全系统密文数据去重方法。首先研究当前网络信息安全系统密文数据去重现状,采集网络信息安全系统密文数据,然后运用数据挖掘技术... 详细信息

密文重复数据影响网络信息安全系统的工作效率,针对当前去重方法存在的不足,提出数据挖掘技术的网络信息安全系统密文数据去重方法。首先研究当前网络信息安全系统密文数据去重现状,采集网络信息安全系统密文数据,然后运用数据挖掘技术拟合网络信息安全系统密文重复数据之间的关联,设计网络信息安全系统密文数据去重模型,最后与其它方法进行了网络信息安全系统密文数据去重对照测试。结果表明,本文方法的网络信息安全系统密文数据去重正确率高,去重时间短,去重效果要明显优于其它方法,具有更高的实际应用价值。

关键词：网络信息安全系统密文数据去重方法数据挖掘支持向量机

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支持隐私保护的K-means聚类模型研究

中国电子科学研究院学报 2021年第5期16卷 506-516页

作者：栗维勋杨立波孙志于宁志言高明慧王琛徐剑国网河北省电力有限公司河北石家庄050000 新疆气象信息中心新疆乌鲁木齐830002 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏南京211106 北京科东电力控制系统有限责任公司北京100192 东北大学辽宁沈阳110169

K-means是一种典型的聚类算法,在机器学习领域有着重要的作用。随着外包聚类服务的发展以及用户隐私保护意识的日益提高,K-means聚类也需要对密文数据提供支持,进而保证用户数据的隐私性。为此,文中利用全同态加密(Fully Homomorphic En... 详细信息

K-means是一种典型的聚类算法,在机器学习领域有着重要的作用。随着外包聚类服务的发展以及用户隐私保护意识的日益提高,K-means聚类也需要对密文数据提供支持,进而保证用户数据的隐私性。为此,文中利用全同态加密(Fully Homomorphic Encryption,FHE)设计了面向加密数据的K-means聚类模型(K-means Clustering Model over Encrypted Data,K-means-CMED),并且对K-means-CMED及其实体构成进行描述,设计了对应基本运算的通信协议,包括:MUX选择协议、范式距离计算协议、比较协议以及求最小值协议。基于上述通信协议,给出了K-means-CMED的构建过程。对协议的正确性、安全性进行了分析。最后,利用FCPS数据集进行性能测试,结果表明K-means-CMED的密文聚类性能与明文接近,满足聚类的实际应用需求,并解决了外包数据聚类的隐私保护问题。

关键词： K-means聚类密文数据全同态加密隐私保护

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嵌入式异构物联网密文数据动态捕获方法

计算机仿真 2021年第2期38卷 282-286页

作者：李波聂增丽畅君元重庆工程学院重庆400056 重庆邮电大学重庆400065

传统物联网密文数据捕获方法的误差较高,捕获时间过长。为此,对嵌入式异构物联网密文数据动态捕获方法进行优化。通过小波变换平移处理异构物联网初始数据,得到初始数据及其噪声关联性;根据阈值滤除噪声系数,实现小波系数重构;采用簇数... 详细信息

传统物联网密文数据捕获方法的误差较高,捕获时间过长。为此,对嵌入式异构物联网密文数据动态捕获方法进行优化。通过小波变换平移处理异构物联网初始数据,得到初始数据及其噪声关联性;根据阈值滤除噪声系数,实现小波系数重构;采用簇数据样本集合平方误差和推算出类别集合,利用映射函数对最小二乘支持向量机实施变换;应用拉格朗日乘子创建拉格朗日乘函数,获得对偶优化问题的约束条件;结合对称加密算法与公钥加密算法对数据加密;根据异构物联网密文数据接收信号描述,得出积分累计后输出;利用局部相干积累法处理密文数据信号,完成线性计算,依据非相干积累捕获到密文数据。仿真结果表明,上述方法不仅接收流量大,而且速度较快,具有理想的动态捕获性能。

关键词：嵌入式异构物联网密文数据动态捕获相干积累值

一种云环境中密文数据的模糊多关键词检索方案

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计算机科学 2017年第5期44卷 146-152页

作者：何亨夏薇张继金瑜李鹏武汉科技大学计算机科学与技术学院武汉430065 武汉科技大学智能信息处理与实时工业系统湖北省重点实验室武汉430065

越来越多的企业和个人用户将大量的数据存储在云服务器。为了保障数据隐私,重要数据以密文形式存储在云端,但却给数据检索操作带来严峻挑战。传统的基于明文的检索方案不再适用,已有的基于密文的检索方案存在不支持模糊检索或多关键词... 详细信息

越来越多的企业和个人用户将大量的数据存储在云服务器。为了保障数据隐私,重要数据以密文形式存储在云端,但却给数据检索操作带来严峻挑战。传统的基于明文的检索方案不再适用,已有的基于密文的检索方案存在不支持模糊检索或多关键词检索、效率较低、空间开销较大、不支持检索结果排序等问题。因此,研究安全高效的密文检索方法具有重要意义。提出了一种新的云环境中密文数据的模糊多关键词检索方案,该方案能够从云服务器上检索出包含有指定多个关键词的密文,支持模糊关键词检索,并且不会向云服务器和其他攻击者泄露与数据和检索相关的任何明文信息;使用计数型布隆过滤器和MinHash算法构建索引向量和查询向量,使得索引构建和查询过程更加高效,且排序结果更加准确。安全性分析和性能评估表明该方案具有高安全性、可靠性、检索效率和准确率。

关键词：云计算模糊检索多关键词检索密文数据安全索引

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云存储中密文数据的客户端安全去重方案

大众标准化 2022年第23期 112-114页

作者：朱丹金山职业技术学院江苏镇江 212200

文章借助盲签名方案,设计出一种安全性更高的密钥生成协议,将信息安全系统服务器(KeyServer,KS)引入其中,以此来完成收敛密钥的两次增加,使得数据加密更安全,可以有效避免剧烈的字典入侵。攻击者无法破解双盲收敛密钥中的收敛密钥,提高... 详细信息

文章借助盲签名方案,设计出一种安全性更高的密钥生成协议,将信息安全系统服务器(KeyServer,KS)引入其中,以此来完成收敛密钥的两次增加,使得数据加密更安全,可以有效避免剧烈的字典入侵。攻击者无法破解双盲收敛密钥中的收敛密钥,提高了收敛密钥的安全性,为企业提供了一种通过块密钥签名来证明其所有权的方法。在目标使用者资讯系统与云端伺服器资讯系统间进行关键询问/回应协定,可以判断使用者资讯系统能否具有与云端的资料系统。通过比较单个哈希值,可以有效防止攻击者获取相关文件,从而完成文件级和块级密文数据的重复数据消除。对社会安全问题的分析结果表明,此设计方案不仅可以验证国家安全,还可以实现社区安全教育属性,如收敛密钥安全、标签一致性、防止暴力字典攻击等。

关键词：云存储密文数据客户端安全去重方案