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公平理性委托计算协议

软件学报 2018年第7期29卷 1953-1962页

作者：尹鑫田有亮王海龙贵州大学计算机科学与技术学院贵州贵阳550025 贵州省公共大数据重点实验室(贵州大学) 贵州贵阳550025 贵州大学密码学与数据安全研究所贵州贵阳550025

传统委托计算的验证过程计算和通信开销较高,且参与者要么诚实,要么邪恶;理性委托计算是引入理性参与者,通过效用函数来保障计算结果的可靠性.首先在委托计算中引入博弈论,给出了唯一稳定均衡解.其次,基于比特币和Micali-Rabin的随机向... 详细信息

传统委托计算的验证过程计算和通信开销较高,且参与者要么诚实,要么邪恶;理性委托计算是引入理性参与者,通过效用函数来保障计算结果的可靠性.首先在委托计算中引入博弈论,给出了唯一稳定均衡解.其次,基于比特币和Micali-Rabin的随机向量表示技术,设计一种新的理性委托计算协议.针对协议的公平性问题,参与双方分别提交特殊构造的比特币押金,保障参与者双方的利益;针对验证复杂问题,运用Micali-Rabin的随机向量表示技术,验证过程简单、高效,且不会泄漏关于计算结果的任何信息.最后,安全性和性能分析结果表明,该协议不但解决了传统委托计算的验证复杂问题,同时保证了诚实者的利益.王海龙(1993-),男,硕士,CCF学生会员,主要研究领域为密码学,安全协议.

关键词：理性委托计算子博弈精炼纳什均衡比特币 Micali-Rabin随机向量表示技术博弈论

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可证明安全的理性委托计算协议

通信学报 2019年第7期40卷 135-143页

作者：田有亮李秋贤张铎王琳杰贵州大学计算机科学与技术学院贵州贵阳550025 贵州省公共大数据重点实验室贵州贵阳550025 贵州大学数学与统计学院贵州贵阳550025

针对理性委托计算中的安全性需求问题,提出了一种可证明安全的理性委托计算协议。首先,在委托计算中引入博弈理论并分析理性参与者的行为偏好,并且在博弈论框架下构建理性委托计算博弈模型;其次,根据博弈模型中的均衡需求及理性委托计... 详细信息

针对理性委托计算中的安全性需求问题,提出了一种可证明安全的理性委托计算协议。首先,在委托计算中引入博弈理论并分析理性参与者的行为偏好,并且在博弈论框架下构建理性委托计算博弈模型;其次,根据博弈模型中的均衡需求及理性委托计算的安全需求,设计理性安全模型;再次,结合 Yao 的混淆电路可以随机化重用的优势及全同态加密技术,构造理性委托计算协议,且协议中参与者的策略组合可以达到纳什均衡状态;最后,根据理性安全模型证明了协议的安全性和输入输出的隐私性,且性能分析表明了协议的有效性。所提理性委托计算协议在满足传统安全性的同时,又考虑了参与者的行为偏好,更符合大数据环境下的委托计算模式。

关键词：理性委托计算混淆电路全同态加密可证明安全

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基于全同态加密的理性委托计算协议

电子学报 2019年第2期47卷 470-474页

作者：李秋贤田有亮王缵贵州大学计算机科学与技术学院贵州贵阳550025 公共大数据国家重点实验室贵州贵阳550025

传统委托计算因需验证方验证其计算结果,从而导致协议效率低下.针对此问题,本文结合博弈委托代理理论和全同态加密技术,提出理性委托计算协议.该协议通过参与者之间的效用函数保证计算结果的正确性,无需验证方进行验证.首先,利用博弈委... 详细信息

传统委托计算因需验证方验证其计算结果,从而导致协议效率低下.针对此问题,本文结合博弈委托代理理论和全同态加密技术,提出理性委托计算协议.该协议通过参与者之间的效用函数保证计算结果的正确性,无需验证方进行验证.首先,利用博弈委托代理理论,构造委托计算博弈模型;其次,结合全同态加密技术,构造理性委托计算协议;最后,对协议进行实验与分析,结果表明,该协议不但保证了安全性和正确性,并且全局可达帕累托最优.

关键词：理性委托计算博弈论效用函数帕累托最优全同态加密

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理性委托计算的可组合模型及协议设计

理性委托计算的可组合模型及协议设计

作者：蒋小霞贵州大学

学位级别：硕士

委托计算是云计算与大数据环境下解决任务授权的一种计算方式。理性委托计算通过在传统委托计算中引入博弈论思想,将参与者视为基于理性思考的自利者,探究理性参与者的“偏好”和“行为”给计算任务带来的影响往往更具有现实意义。通用... 详细信息

委托计算是云计算与大数据环境下解决任务授权的一种计算方式。理性委托计算通过在传统委托计算中引入博弈论思想,将参与者视为基于理性思考的自利者,探究理性参与者的“偏好”和“行为”给计算任务带来的影响往往更具有现实意义。通用可组合(Universally Composable,UC)框架作为一种形式化的安全协议分析与设计方法,它适用于协议执行的异步性及并发性、多用户和多实例的复杂网络环境下的应用需求。因此,探究理性委托计算在UC框架的安全性更符合现实安全需求。论文以博弈论、委托计算、通用可组合安全理论为工具,对理性委托计算的可组合模型和协议设计进行研究,研究内容涉及基于理性敌手的委托计算可组合机制、UC框架下的公平理性委托计算方案、UC框架下基于信誉和合同理论的理性委托计算方案。具体工作如下:1.针对理性委托计算的可组合安全问题,设计基于理性敌手的委托计算可组合机制。首先,引入理性外部敌手,通过设计委托合同、贿赂合同和背叛合同描述委托方、计算方和外部敌手的交互机制,进而建立三方博弈模型。其次,分析理性委托计算场景中需要满足计算结果的正确性和可靠性、数据的隐私性、参与者的理性决策以及敌手模型,基于通用可组合安全理论构建理性委托计算理想函数。再次,基于全同态加密技术设计可安全实现理想函数的理性委托计算协议。最后,方案分析表明设计的协议同时满足正确性和UC安全性。2.针对委托方与计算方之间的经济公平性问题,提出UC框架下的公平理性委托计算方案。首先,分析委托方与计算方之间的攻击自利行为建立具有完美信息的动态两方博弈。其次,利用密码学的区块链模型设计公平理性委托计算方案,其中,在理想世界构造满足安全需求的公平理性委托计算理想函数;在现实世界利用智能合约和简洁承诺证明设计公平理性委托计算协议。最后,对方案进行分析与证明,结果表明协议能够安全实现理想函数,且当委托方与计算方均选择诚实行为时,双方效用达到最大,此时无需调用第三方合约进行仲裁。3.针对委托方与计算方之间的信息不对称问题,提出UC框架下基于信誉和合同理论的理性委托计算方案。首先,结合直接信誉和间接信誉设计全局信誉激励模型,使得委托方可根据自己的信誉要求选择合适的计算方。其次,利用合同理论中的信息甄别模型和隐藏行动的道德风险模型设计满足个人理性和激励相容约束最优激励机制。再次,利用通用可组合安全理论设计基于信誉和合同理论的理性委托计算安全模型,并设计可安全实现理想函数的现实协议。最后,通过协议分析可知该协议在UC框架下仍满足安全性。

关键词：理性委托计算博弈论合同理论通用可组合框架公平性

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理性委托计算与大数据交易方法研究

理性委托计算与大数据交易方法研究

作者：尹鑫贵州大学

学位级别：硕士

理性委托计算是博弈论与委托计算融合发展的产物,它扩展了传统委托计算的研究内涵,它通过效用函数保证委托计算结果的正确性,特别适用于蓬勃发展的大数据应用环境。大数据交易是打破“数据孤岛”和数据变现的关键,但大数据市场缺乏公平... 详细信息

理性委托计算是博弈论与委托计算融合发展的产物,它扩展了传统委托计算的研究内涵,它通过效用函数保证委托计算结果的正确性,特别适用于蓬勃发展的大数据应用环境。大数据交易是打破“数据孤岛”和数据变现的关键,但大数据市场缺乏公平可靠的数据交易方法和合理的数据定价技术。从这个角度看,对理性委托计算和大数据交易方法的展开研究就显得尤为重要。论文以博弈论、委托计算和比特币技术为工具,对理性委托计算与大数据交易方法进行研究,研究内容涉及理性委托计算方案、面向大数据的公平委托交易方案、面向大数据定价的委托拍卖方案。具体工作如下:(1)在博弈论框架下,设计公平理性委托计算方案。首先,基于子博弈精炼纳什均衡,分析委托计算中参与者的行动策略,得出唯一稳定均衡解;其次,基于比特币和Micali-Rabin的随机向量表示技术设计一种新的公平理性委托计算方案,该方案验证过程简单高效,且不会泄漏关于计算结果的任何信息。最后安全性和性能分析结果表明,该方案不但解决了传统委托计算的验证复杂问题,同时保证了诚实者的利益。(2)基于博弈论、比特币技术和抽样技术,设计了一种面向大数据的公平委托交易方案。首先,通过博弈理论分析大数据交易方案中卖方与买方的行为,发现他们之间存在囚徒困境问题;其次,卖方和买方通过比特币提交一笔押金保障方案执行过程中诚实者的利益。在验证阶段,买方可以通过简单随机抽样验证大数据的完整性。最后分析方案的安全性和公平性。(3)针对大数据的合理定价问题,提出一种具有大数据定价功能的委托拍卖方案。首先,基于Micali-Rabin的安全计算技术设计大数据拍卖及验证算法。其次,基于Merkle树和Bit承诺协议实现大数据交易中数据的完整性和底价的不可否认性,在定价阶段,利用一种特殊的多方安全计算协议隐藏大数据的底价,保障了大数据交易的公平性。最后,通过对方案安全性和性能分析分析,该方案特别适用于大数据交易场景下的数据委托拍卖。

关键词：理性委托计算博弈论大数据交易密码学比特币

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委托计算的理性安全模型及协议构造

委托计算的理性安全模型及协议构造

作者：冯能先贵州大学

学位级别：硕士

随着物联网和网络技术的迅速发展,数据呈现爆炸式增长态势,数据安全处理问题受到广泛学者的关注。委托计算是数据安全处理技术的一种,是任务委托过程中保证计算结果安全性和可靠性的重要手段。然而,传统的委托计算存在开销较大、效率较... 详细信息

随着物联网和网络技术的迅速发展,数据呈现爆炸式增长态势,数据安全处理问题受到广泛学者的关注。委托计算是数据安全处理技术的一种,是任务委托过程中保证计算结果安全性和可靠性的重要手段。然而,传统的委托计算存在开销较大、效率较低等问题,结合了委托计算与博弈论思想的理性委托计算为解决传统委托计算中存在的问题提供了新思路。论文以密码学和博弈论为基础理论工具,对大数据环境下的委托计算方法展开研究,具体工作如下:(1)委托计算的理性安全模型。针对委托计算理性参与者追求利益最大化导致的安全性问题,结合理性密码学,设计委托计算的理性安全模型。首先,在委托计算中引入理性参与者,分析参与者的行为策略以及确定参与者风险偏好,设计满足参与者利益的效用函数;其次,基于全同态加密算法对委托计算算法进行描述,构造委托计算的理性安全模型;最后,对模型进行安全性证明与实验分析。(2)基于理性信任模型的理性委托计算协议。针对传统委托计算效率较低、开销较大的问题,结合理性密码学和RTM思想,提出基于理性信任模型的理性委托计算协议。首先,基于RTM思想构造理性信任模型,设计满足理性委托计算参与者利益的效用函数;其次,利用改进的NTRU公钥密码体制与Pedersen承诺方案设计理性委托计算协议;最后对协议进行分析,并通过实验证明生存周期对参与者效用的影响,结果表明该协议可有效保证计算结果的可靠性。(3)安全理性的大数据委托拍卖方案。针对大数据拍卖中的安全性问题,结合理性密码学和RTM思想,构造安全理性的大数据委托拍卖方案。首先,基于密封第二价格拍卖给出大数据委托拍卖模型;其次,对方案进行博弈分析,通过设置奖惩函数激励参与者诚实执行拍卖协议;最后,分析该方案的性能与安全性,结果表明该方案是安全的并且具有抵抗参与者共谋的能力,该方案中每个投标者的均衡策略是根据自己的评价集如实提交报价。

关键词：博弈论密码学委托计算理性委托计算大数据拍卖

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基于智能合约的三方博弈防共谋委托计算协议

计算机工程 2020年第8期46卷 124-131,138页

作者：周全兴李秋贤樊玫玫凯里学院大数据工程学院贵州凯里556011 贵州大学数学与统计学院贵阳550025

大数据产业快速发展使得委托计算服务需求日趋增多,且委托计算效率在云计算支持下不断提高,然而传统委托计算协议需要验证计算结果,导致其计算效率降低。为此,提出一种基于智能合约的三方博弈理性委托计算协议。将博弈理论与传统委托计... 详细信息

大数据产业快速发展使得委托计算服务需求日趋增多,且委托计算效率在云计算支持下不断提高,然而传统委托计算协议需要验证计算结果,导致其计算效率降低。为此,提出一种基于智能合约的三方博弈理性委托计算协议。将博弈理论与传统委托计算相结合,采用信誉机制建立三方博弈委托计算模型,并使用以太坊区块链技术设计智能合约和理性委托计算协议,以保证计算结果的正确性。实验结果表明,与直接计算、传统委托计算协议相比,该协议计算时间更短、计算效率更高,可使三方博弈可达到贝叶斯纳什均衡。

关键词：理性委托计算三方博弈智能合约以太坊贝叶斯纳什均衡

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激励相容的理性安全计算协议分析与设计

激励相容的理性安全计算协议分析与设计

作者：陈泽瑞贵州大学

学位级别：硕士

在理性计算协议如理性秘密共享、理性委托计算中,理性参与者往往陷入囚徒困境问题,而如何打破囚徒困境以及实现激励相容是挑战性问题,这也是本文拟研究的问题。具体地,本文结合博弈论,通过机制设计对理性秘密共享、理性委托计算进行研究... 详细信息

在理性计算协议如理性秘密共享、理性委托计算中,理性参与者往往陷入囚徒困境问题,而如何打破囚徒困境以及实现激励相容是挑战性问题,这也是本文拟研究的问题。具体地,本文结合博弈论,通过机制设计对理性秘密共享、理性委托计算进行研究,研究工作如下:(1)提出激励相容的理性秘密共享方案。首先,构造在自然状态下理性秘密共享的博弈,求解博弈的序贯均衡,证明没有理性参与者能够正确重构秘密。其次,结合密码学方法,重新设计理性秘密共享过程,构造新颖的理性秘密共享系统模型以及激励机制。再者,构造新系统模型下的博弈,求解博弈的序贯均衡,证明没有理性参与者会偏离诚实行为,从而解决囚徒困境问题。最后,对方案的隐私性、可验证性进行分析,并使用智能合约仿真激励机制,证明方案在实际应用的可行性。(2)提出激励相容的理性委托计算方案。首先,结合密码学方法,设计一种1对n理性委托计算系统模型以及制衡机制,构造该系统模型下的制衡博弈,求解制衡博弈的序贯均衡,证明没有理性服务端会偏离诚实行为。其次,设计共谋机制,构造共谋博弈,求解共谋博弈的序贯均衡,证明执行相同计算任务的理性服务端不会偏离共谋行为。然后,设计背叛机制,构造诬陷博弈以及背叛博弈,求解诬陷博弈以及背叛博弈的序贯均衡,证明没有理性服务端敢于诬陷以及偏离背叛行为。接着,对方案的隐私性、可验证性、正确性进行分析,并以智能合约仿真三个激励机制,给出执行合约的开销。最后,对方案的委托开销进行分析。

关键词：博弈论理性秘密共享理性委托计算机制设计序贯均衡

基于信源熵与博弈均衡理论的委托计算协议分析与设计

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基于信源熵与博弈均衡理论的委托计算协议分析与设计

作者：郭婕贵州大学

学位级别：硕士

在大数据和云计算环境下委托计算解决了任务授权计算及其结果正确性问题,是目前移动互联网的一个重要技术。理性委托计算是博弈论与委托计算融合的产物,扩展了传统委托计算的研究,引入理性参与者的委托计算方案通过效用函数保障计算结... 详细信息

在大数据和云计算环境下委托计算解决了任务授权计算及其结果正确性问题,是目前移动互联网的一个重要技术。理性委托计算是博弈论与委托计算融合的产物,扩展了传统委托计算的研究,引入理性参与者的委托计算方案通过效用函数保障计算结果的可靠性,更具有现实意义和更接近实际应用。论文以信息论、博弈论和委托计算为工具,对理性委托计算的安全攻防问题与理性委托计算方案进行研究,研究内容涉及委托计算安全攻防问题、基于秘密共享的委托计算方案、基于博弈论的理性委托计算协议。具体工作如下:(1)从攻防的角度研究理性委托计算的最优攻防策略,首先,结合信息论中平均互信息量的概念,分别构造委托方和计算方的攻击信道和防守信道,建立理性委托计算的攻击和防守模型;其次,讨论在不同的混合策略下委托方和计算方的攻防极限的关系,对实验进行分析得到委托方和计算方攻防的最优策略即双方达到均衡点时的策略;最后在攻防场景下通过构造理性委托计算协议,使得委托方和计算方诚实执行协议获得最大化利益,保证了委托计算的正确性。(2)基于门限秘密共享体制的理性委托计算方案。首先,结合多用户信息论中的平均互信息量,给出理性委托计算的攻击和防守模型,构造委托方和计算方的攻防信道;其次,根据信源编码理论构造攻防模型和计算防守信道的可达容量区域,并进行实验仿真;然后,在委托方的能力极限的结论上,构造基于秘密共享的理性委托计算协议,协议保证了输入输出隐私;最后进行性能分析表明了协议的正确性和安全性。(3)基于序贯均衡理论的理性委托计算协议。首先,分析理性参与者行为偏好及策略,构造委托计算博弈模型;其次,设计满足序贯均衡的理性委托计算协议;然后,对协议进行分析表明,给定均衡策略,为使自身效用最大化,每个参与者必然都选择有效地遵循此诚实策略行动;最后,对协议进行正确性证明,并分析其性能。协议对委托计算中的防共谋和欺骗有重要的作用,同时保证了委托计算的公平性问题。

关键词：理性委托计算信道容量攻防能力极限门限秘密共享序贯均衡