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计算机学报 2017年第12期40卷 2700-2718页

作者：张明武沈华穆怡湖北工业大学计算机学院武汉430068 伍伦贡大学计算与信息技术学院

在密码复杂性安全级别上实现程序安全保护方法,主要有两种:函数加密和程序混淆.程序混淆(program obfuscation)是一个编译器,它可将一个程序(布尔表达的电路)转化为可执行的混淆化程序,混淆后的程序与原始程序在相同输入情况下达到相同... 详细信息

在密码复杂性安全级别上实现程序安全保护方法,主要有两种:函数加密和程序混淆.程序混淆(program obfuscation)是一个编译器,它可将一个程序(布尔表达的电路)转化为可执行的混淆化程序,混淆后的程序与原始程序在相同输入情况下达到相同输出功能,但无法从混淆程序中获得有关原始程序或电路的任何有用信息.程序混淆使软件代码逆项工程在密码学上是可证明困难的,可用于软件产权保护、安全外包计算以及敏感代理操作等场合,也可实现密码学领域中的重加密、不可否认加密以及对称加密转换为公钥加密等应用.目前程序混淆已受到研究人员的广泛重视,然而Barak等(Eurocrypt’01)已证明对一般电路的理想化黑盒安全是不可能的.程序混淆设计要么针对某些具体函数电路,如点函数、多点函数、超平面关系函数以及重加密功能函数等,以达到虚拟黑盒安全的构造,要么弱化安全要求获得实用性可证明安全的程序混淆方案.鉴于程序混淆在理论研究与实际应用上的重要意义,该文对程序混淆技术的系统模型、安全性、方案设计以及性能等作综述性研究和比较分析,从混淆函数电路的可能性和不可能性角度作了归纳,并对典型的函数电路混淆作了描述和探讨.对VBB安全混淆、VGB安全混淆、最可能混淆、可提取混淆以及不可区分混淆等安全模型进行了分析探讨.最后对密码技术实现的混淆在性能上进行定义和归纳,对当前方案作比较分析,并对今后的研究方向作了展望.

关键词：程序混淆虚拟黑盒功能保持不可区分混淆逆向工程

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云服务外包中程序混淆的研究及应用

云服务外包中程序混淆的研究及应用

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作者：蒋炎湖北工业大学

学位级别：硕士

程序混淆(program obfuscation)是一个编译器,它可以将一个程序(或电路)转化为一个“不可识别”的程序,混淆后的程序与原程序在功能上是相同的,混淆后的程序在运行时间上与原程序最多是多项式时间的降低,并且无法从混淆后的程序中获得... 详细信息

程序混淆(program obfuscation)是一个编译器,它可以将一个程序(或电路)转化为一个“不可识别”的程序,混淆后的程序与原程序在功能上是相同的,混淆后的程序在运行时间上与原程序最多是多项式时间的降低,并且无法从混淆后的程序中获得任何有用信息。程序混淆可以从理论上解决软件代码抗逆向工程的问题,可用于防止未授权的复制、数字水印、保护软件知识产权等,也可应用于密码学中的全同态加密、对称加密转化为公钥加密等应用。程序混淆作为新兴的研究领域,由Barak等(Eurocrypt’01)和Hada(Asiacrypt’00)首次对混淆做出了严格的定义。然而,Barak等指出通用函数达到虚拟黑盒安全是不可能实现的,同时也指出了一个弱化的概念-不可区分混淆。2013年,Garg等(FOCS’13)给出了通用电路不可区分混淆器的候选结构,随后越来越多的混淆方案被提出。本文针对重加密程序由第三方(如云服务器)运行时秘密信息可能的泄漏问题,分别提出了一个重加密的安全混淆和基于不可区分混淆的代理重加密,并进行了安全性证明。本文的主要内容如下:首先,将现有的混淆概念进行分类,结合自己的成果,研究不同混淆之间的关系。对混淆中用到的密码学基础和安全性证明理论基础,进行简要的阐述。其次,构造了一个重加密混淆算法,对其进行了安全混淆,并证明了混淆后的程序达到虚拟黑盒安全。为了保护重加密程序的隐私性和保密性,此方案采用混淆隐藏常量的技术,防止服务器从程序中提取敏感信息(如密钥和明文信息)。混淆后的程序能运行在恶意的服务器上,即使该服务器可以单步跟踪或随时查看执行状态,无法获得程序中间运行的结果。最后,构造了一个基于不可区分混淆的代理重加密算法,并在标准模型下证明了此方案达到选择密文安全。此方案采用不可区分混淆和可穿刺伪随机函数相结合,混淆后的重加密程序可以在任意不可信的第三方代理或者云服务器上执行。混淆后程序与原程序的功能相同,都可以完成对密文的重加密,但混淆安全性保证了混淆后程序不会泄漏原程序的任何有用信息。

关键词：混淆虚拟黑盒不可区分混淆代理重加密

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