基于R-LWE问题的新型NTRU加密方案

针对NTRU加密方案没有安全性证明的缺点,基于环上差错学习(R-LWE)问题给出了一个在标准模型下可证明安全的NTRU加密方案。新方案首先对NTRU的环结构进行适当的修改,然后通过格上高斯抽样算法生成密钥对,最后基于R-LWE问题对加密过程进行了改进,改进后的NTRU加密方案实现了在标准模型下语义不可区分的选择明文攻击安全性。     

一种基于整数多项式环上的非对称全同态加密方案

大数据时代下用户数据的隐私安全面临着重大威胁。全同态加密因其满足云计算安全性需求的特性日益受到重视,所以同态加密算法成为保护云端数据的一种有效手段。基于整数多项式环构建了一种非对称的全同态加密方案,其中,包括密钥生成算法、加密算法、解密算法、重加密算法、解密正确性证明以及同态性证明。该方案运行一次KeyGen算法生成一次参数,即可以对批量的明文进行加密运算,也可以对批量的密文进行同态运算,加密效率和同态计算效率高,且该方案的安全性基于近似最大公约数问题。     

NTRU格上高效的身份基线性同态签名方案

针对现有的格上身份基线性同态签名方案密钥存储量大、结构复杂导致方案实际运行效率相对偏低的问题,提出了一个NTRU(Number Theory Research Unit)格上高效的身份基线性同态签名方案。首先在密钥生成阶段利用NTRU密钥生成算法产生主密钥,接着采用格基委派算法给出身份签名私钥,最后运行NTRU格上原像抽样算法产生出线性同态签名。对方案的安全性证明与性能分析结果表明,新方案满足正确性,具有弱内容隐私性。在随机预言机模型下,该方案在小整数解问题困难性条件下满足适应性选择身份和选择消息的存在性不可伪造性。同时,由于采用NTRU格的特殊结构,新方案在密钥量与运行效率方面与已有方案相比较均具有显著的优势,这对于计算资源受限环境的同态认证中具有重要的应用价值。     

一种NTRU格上基于身份全同态加密体制设计

全同态加密可以用来解决云计算环境中的隐私保护问题,然而现有体制具有系统参数大、效率低的缺点.针对现有攻击技术,首先设计了一种高效的NTRU格上的基于身份公钥加密体制,无需借助额外的安全性假设,具有更高的安全性和更小的系统参数.之后,基于近似特征向量技术,构造了一种高效的全同态加密转化方式.通过将以上两种方法结合,给出了一种高效的基于身份全同态加密体制.和现有体制相比,除了不需要计算密钥、实现了真正意义上的基于身份特性以外,还减小了密钥、密文尺寸,提高了计算和传输效率.     

基于NTRU的多密钥同态代理重加密方案及其应用

为了提高同态加密算法在多用户云计算场景下的实用性,构造了一个基于NTRU的多密钥同态代理重加密方案。首先利用密文扩张思想提出了一种新的NTRU型多密钥同态密文形式,并基于此设计了相应的同态运算和重线性化过程,从而形成一个支持分布式解密的NTRU型多密钥同态加密方案;然后借助于密钥交换思想设计了重加密密钥和重加密过程,将代理重加密功能集成到该NTRU型多密钥同态加密方案中。所提方案保留了多密钥同态加密和代理重加密的特性,而且在用户端的计算开销较低。将所提方案应用于联邦学习中的隐私保护问题并进行了实验,结果表明,所提方案基本不影响联邦训练的准确率,加解密、同态运算和重加密等过程的计算开销也可接受。     

EPN：可证明安全的NTRU明文填充方案

NTRU是目前未被攻破的运行速度最快的公钥加密算法,但它的可证明安全问题尚未得到很好的解决.为NTRU设计了一个明文填充方案EPN,并在NTRU加密函数的单向性困难假设下,用Game-Hopping方法在随机预言机模型下证明了EPN在适应性选择密文攻击下的不可区分性.与现有的NTRU可证明安全明文填充方案NAEP相比,新方案在同样安全性条件下执行效率提高了约25%.     

基于改进RSA算法的隐私数据集同态加密方法

为提高对数据集的加密效果和保障数据集的安全性,在分析传统非对称密钥(RSA)算法运行原理及其参数选择、素数判定条件的基础上,提出了改进RSA算法。为进一步提升加密速度,引入数据加密(DES)算法。首先利用DES算法实现明文数据集的加密,并针对密钥进行RSA加密;在此基础上,在明文和密文空间中,利用加法同态过程对密文进行计算,并通过对结果的解密操作得到相应的明文计算结果。实验结果表明,与基于传统RSA算法或DES算法的加密方法相比,该方法的加密效率和抵御攻击成功率更高,加密过程耗时5~6 s,抵御攻击成功率保持在95%上下,说明该方法能够有效保护隐私数据集的安全。     

基于理想格的鲁棒门限代理重加密方案

代理重加密能够实现解密权限的转换,而鲁棒门限代理重加密（Threshold Proxy Re-Encryption,TPRE）不仅支持安全灵活的转化控制,而且支持转化密文的合法性验证.本文利用理想格上工具构造了一种TPRE方案,采用Shamir秘密共享实现门限控制,采用格上同态签名技术实现鲁棒性,可完全抗量子攻击.新方案与标准格上方案相比,密文尺寸小、密钥份额短、计算速度快;基于PRE和TPRE安全模型的差异,证明对TPRE的攻击多项式时间内可转化为对基础PRE方案的攻击,安全性可规约为R-LWE（Learning With Errors over Ring）困难假设;新方案适用于在去中心化环境中实现密文访问控制,可用于基于区块链网络的文件共享和多域网络快速互联等场景.     

WSN中基于全同态加密的对偶密钥建立方案

针对Guo等人基于排列的多对称多项式方案提出一种攻击方法,证明其方案未能突破容忍门限,并不能抵御大规模节点俘获攻击。通过引入全同态加密提出一种对偶密钥建立方案,使共享密钥计算过程在加密状态下完成,.阻止了敌手获得与多项式有关的信息,成功应对了大规模节点俘获攻击。提出一种全同态加密体制的间接实现方法,降低了方案的存储及计算复杂度。分析及实验表明本方案的存储、计算和通信开销完全满足无线传感器网络的要求。     

云存储中隐私保护的线性同态加密方案

云存储数据具有访问方便、可靠性高及可测量等优势,然而也存在一些安全风险,如敏感数据泄露、未授权访问及数据完整性等。针对敏感数据泄露问题,本文提出了一基于整多项式环上差错学习（R-LWE）问题的有效线性同态加密方案（LHES）,该方案可对要上传云端的数据进行加密并以密文形式分布式存储,其安全性是基于R-LWE问题的困难性。分析表明,该方案在效率上较基于LWE的加法同态加密方案有很大改进,并且在标准模型下是选择明文攻击安全的。最后,给出了本文方案在云存储隐私保护中的应用架构。      

—个更小尺寸公钥的全同态加密方案(英文)

Fully homomorphic encryption is faced with two problems now.One is candidate fully homomorphic encryption schemes are few.Another is that the efficiency of fully homomorphic encryption is a big question.In this paper,we propose a fully homomorphic encryption scheme based on LWE,which has better key size.Our main contributions are:(1) According to the binary-LWE recently,we choose secret key from binary set and modify the basic encryption scheme proposed in Linder and Peikert in 2010.We propose a fully homomorphic encryption scheme based on the new basic encryption scheme.We analyze the correctness and give the proof of the security of our scheme.The public key,evaluation keys and tensored ciphertext have better size in our scheme.(2) Estimating parameters for fully homomorphic encryption scheme is an important work.We estimate the concert parameters for our scheme.We compare these parameters between our scheme and Bra 12 scheme.Our scheme have public key and private key that smaller by a factor of about logq than in Bra12 scheme.Tensored ciphertext in our scheme is smaller by a factor of about log2 q than in Bra 12 scheme.Key switching matrix in our scheme is smaller by a factor of about log3 q than in Bra 12 scheme.     

Fast key generation for Gentry-style homomorphic encryption

The key issue of original implementation for Gentry-style homomorphic encryption scheme is the so called slow key generation algorithm. Ogura proposed a key generation algorithm for Gentry-style somewhat homomorphic scheme that controlled the bound of the evaluation circuit depth by using the relation between the evaluation circuit depth and the eigenvalues of the primary matrix. However, their proposed key generation method seems to exclude practical application. In order to address this problem, a new key generation algorithm based on Gershgorin circle theorem was proposed. The authors choose the eigenvalues of the primary matrix from a desired interval instead of selecting the module. Compared with the Ogura's work, the proposed key generation algorithm enables one to create a more practical somewhat homomorphic encryption scheme. Furthermore, a more aggressive security analysis of the approximate shortest vector problem (SVP) against lattice attacks is given. Experiments indicate that the new key generation algorithm is roughly twice as efficient as the previous methods.     

面向“互联网+”的公有云数据安全

“互联网+”催生了许多新的经济形态与商业模式,公有云面临着严峻的安全挑战。研究了公有云数据安全问题,并提出了研究思路。首先,分析了同态加密的概念、加法同态加密与乘法同态加密的特点以及当前的研究成果和需要解决的难题。然后,根据乘法同态加密算法、散列表和相似性理论,提出了一种数据安全保护方案,并阐述了具体实现流程,采用欧氏距离检验公有云中加密数据的相似性与完整性。最后,理论分析了该方案的正确性与安全性。仿真实验验证了该方案的可行性与有效性。     

NTRU公开密钥体制快速实现算法

NTRU算法是一种基于环的公开密钥体制,与RSA和ECC等典型的加密算法相比,在安全性和速度方面具有明显的优势.分析了目前NTRU算法的研究状况,提出了具体、完整和快速实现NTRU公开密钥体制的方法,包括产生随机多项式、卷积计算和模p计算算法.给出的方法适用与NTRU-1998、NTRU-2001和NTRU-2005.可以提高NTRU算法的速度达50%以上.     

Efficient identity-based fully homomorphic encryption over NTRU

Fully homomorphic encryption is the best solution for solving privacy concerns for data over cloud so far,while large public key size is a general shortcoming for existing schemes.First,by introducing the concept of Kullback-Leibler divergence,an identity-based public key scheme over NTRU lattice with modified ciphertext form was proposed.Analysis on parameter setting showed its small key size and ciphertext size,and experiments revealed its high computational efficiency.Second,with the idea of approximate eigenvector,an improved method to convert the scheme into an identity-based fully homomorphic encryption one was put forward to further reduce ciphertext size.Compared with existing schemes,the converted scheme not only abandons evaluation keys to make it fully identity-based,but also has smaller keys and ciphertext,which results in higher computational and transmission efficiency.     

利用容错学习问题构造基于身份的全同态加密体制简

基于容错学习问题构造的一类全同态加密体制在云计算安全领域具有重要的潜在应用价值,但同时普遍存在着公钥尺寸较大的缺陷,严重影响其身份认证与密钥管理的效率。将基于身份加密的思想与基于容错学习问题的全同态加密相结合,提出一种基于身份的全同态加密体制,能够有效克服公钥尺寸对于全同态加密应用效率的影响。在随机喻示模型下,体制的安全性归约到容错学习问题难解性和陷门单向函数单向性,并包含严格的安全性证明。     

基于同态加密体制的通用可传递签名方案

通过分析基于大整数分解、离散对数和双线性对等数学问题的特殊可传递签名方案,抽象出了可传递签名实现方法的共性。以此为基础,提出了一个基于同态加密体制的通用可传递签名方案,该方案利用同态加密体制能支持密文运算的特性实现了可传递签名及验证的一般模型,为基于同态密码体制构造安全可靠的可传递签名方案提供了一种通用框架。其次,通过适当定义安全目标和设计安全性实验,完成了该通用可传递签名方案的可证明安全性,指出若使用的同态加密方案是CPA安全而标准签名是CMA安全的,则所提出的方案就达到CMA安全。最后,给出了该通用可传递签名方案并进行了性能分析与比较。