k-min问题安全多方计算方案及应用

安全多方计算(MPC)是密码学的一个重要研究方向.保密计算第k小元素是一个重要的MPC问题(简称k-min问题).k-min值MPC协议在保密的投票选举,保密的招投标以及保密的数据统计分析等方面具有广泛应用.目前k-min问题的MPC解决方案大都需要多次调用保密求和协议以及比较协议,协议效率较低.也有一些协议基于移动网络通信应用设计,无法解决MPC应用问题.本文提出新的编码方式,以此为基础并结合Lifted ElGamal门限密码系统设计了简单高效的k-min值MPC协议,应用模拟范例严格证明了协议的安全性,并利用实验证明了方案的可行性.以k-min协议为基础进一步设计了多方成绩保密统计与排序协议.理论分析和实验测试表明本文协议是安全且简单高效的.     

多重集的保密计算及应用

安全多方计算是近年来国际密码学界研究的热点问题.多重集作为标准集的推广在实际中有广泛的应用,对于多重集的保密计算问题研究具有重要的意义.本文主要研究两方多重集的交集、并集以及基于阈值和集的保密计算问题.首先针对不同问题设计相应的编码方法,结合Paillier加密方案设计保密计算协议,并应用模拟范例方法严格证明协议的安全性.效率分析和实验验证表明本文所设计的协议是简单高效的.     

安全向量优势协议及其应用

百万富翁问题是安全多方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.安全向量优势统计问题是百万富翁问题的推广,用于两方在不泄漏自己保密向量信息的前提下统计出满足大于关系的分量的数目.本文基于同态加密算法,通过对保密的数据进行编码,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.然后利用这个新的协议作为基本模块,设计了一个向量优势统计协议,通过效率分析显示我们的方案是简单、高效的.最后将向量优势统计协议应用到整除判定问题和点与若干直线关系判定问题.     

有理数相等的保密判定

安全多方计算是近年来国际密码学界研究的热点.数据相等保密判定是安全多方计算的一个基本问题,在指纹匹配和关键词搜索等现实问题中有广泛的应用,因此研究数据相等保密判定有重要的理论与实际意义.本文协议I利用Paillier加密算法高效实现了两个有理数相等的保密判定,协议II基于椭圆曲线同态加密算法安全高效计算多个有理数相等判定问题,并且最后给出了恶意模型下的有理数相等保密判定协议.     

有理区间的安全多方计算与应用

本文研究了有理数与有理区间的位置关系以及两个有理区间位置关系的安全多方计算.它们已广泛应用于数据库匹配、定位搜索等领域,是保密科学计算的一个重要分支.但目前已有文献在解决有理数与有理区间的位置关系时提出的协议效率较低,且两个有理区间位置关系问题的研究较为有限.针对这些问题,本文首先用多项式表示区间,将有理数与有理区间位置关系问题转化为整数向量的内积符号判定问题,设计了新的有理数与有理区间的保密计算协议.其次,以有理数与有理区间协议作为基础模块,设计了两个有理区间位置关系的保密计算协议.最后,理论分析及实验结果均表明本文方案是安全高效的,并给出了本文协议在有理数域上的百万富翁问题及计算几何问题的应用.     

保护私有信息的图形相似判定

目前,关于几何图形的相似问题仅限于多边形的相似,而一般几何图形相似的问题还没有研究.本文利用单向散列函数首先设计了保密判断两个数是否相等的协议、保密矩阵和向量是否相等的协议;最终,利用矩阵和向量相等的协议设计了保密判断图形是否同构和图形是否相似的协议.给出了以上协议的安全性证明、仿真实验与效率分析,实验数据表明本文保密的图形相似判定协议效率是两个多边形相似协议效率的889倍.图形相似的保密判定问题是一个全新的安全多方计算几何问题,本文研究成果可应用在分子生物学、机械工程和地形匹配等领域.     

集合交集元素和的保密计算

安全多方计算作为密码学的重要分支，长期以来主要致力于解决两方或多方参与者隐私数据的联合计算.集合交集元素和的隐私计算作为安全多方计算中的科学计算问题，在保密计算广告转化率中具有重要作用.我们利用保密替换和加密选择求集合的交集，结合Lifted ElGamal加密算法，研究了不同限制下（数据范围较小和数据范围较大）集合交集元素和多方保密计算.本文方案解决两方计算时，Bob只需从Alice发送的数据中选择数据，避免了复杂的模指数运算，且双方不需多次交互，降低了计算成本和通信次数.多方参与计算时，根据加密选择和保密替换的性质，得到集合交集的密文，然后在密文上计算得到集合交集元素的和.通过理论分析和实验证明，本文协议是高效的.最后利用模拟范例证明本文协议是安全的.     

数据相等问题的安全多方计算方案研究

安全多方计算是国际密码学界近年来的研究热点.本文主要研究科学计算中多个数据相等问题的安全多方计算,目前关于这个问题的研究还很少.本文设计了一种新的编码方法,以新的编码方法与ElGamal同态加密算法为基础,分别利用秘密分享技术和门限密码体制构造了两个在半诚实模型下能够抵抗合谋攻击的保密判定协议,应用模拟范例证明了协议的安全性,效率分析表明所设计的保密计算协议是高效的协议.并进一步设计了恶意模型下的安全计算方案.     

区间关系保密计算若干问题研究

安全多方计算是密码学界的一个重要研究方向,本文主要研究区间的安全计算问题.首先应用Paillier加密方案设计"点与区间"以及"区间与区间"关系两方保密计算基础协议,协议的特点是判定结果以密文形式输出.将其推广为有理区间关系判定协议时,相比已有协议,本文协议更为安全与高效.在此基础上,进一步研究多维度的"点与区间"以及...     

集合成员关系的安全多方计算及其应用

集合成员关系的安全多方计算在保密数据挖掘和保密数据查询等方面有着重要的应用价值.针对以往方案在集合规模较大时的低效问题,本文将原问题转化成多项式一次性求值问题,在此基础上共设计了四个协议.利用同态加密设计了平凡协议1;利用离散对数设计了高效协议2,此协议非常简洁.最后,针对不同的应用场景又分别设计了云计算环境下外包用户计算的协议3和抗抵赖环境下可公开保密判定的协议4.通过分析和比较显示,我们的方案除了集合的势,其余任何信息都没有泄露,并且在集合规模较大时,相比以往方案高效而简洁.