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.     

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.     

安全多方信息比较相等协议及其应用

安全多方信息比较协议是一个由两方向多方进行推广的问题,可以在不泄漏各个参与方信息的情况下比较出多方信息是否全部相等以及得到具有相等信息的参与方的数目.该问题的研究目前尚没有见到报道.本文在半诚实模型下利用设计的F函数和具有语义安全性的加法同态加密体制设计了一个安全多方信息比较协议;分析了该协议的正确性,安全性和效率.该方案在安全多方计算研究中有广泛应用.     

利用El Gamal密码体制解决安全多方多数据排序问题

基于E1Gamal同态密码体制给出了一个解决百万富翁问题的扩展问题的协议——安全多方多数据排序协议。并使用安全多方计算的对安全性的定义，在半诚实模型下，对协议的正确性和安全性进行了理论证明。该协议为保密电子投标和拍卖、保密在线交易等新型电子交易奠定了基础。     

安全两方线段求交协议及其在保护隐私凸包交集中的应用

研究了现有安全多方计算几何协议,提出了安全多方计算几何的模型和框架,从数学模型、安全模型和通信模型3个维度展开描述。针对现有安全两方线段关系判定协议都忽略求解交点坐标的问题,在半诚实模型下基于Paillier同态加密技术提出了安全两方线段求交协议,使用Goldreich证明法进行了理论安全性分析,并在恶意模型下进行了推广。分析结果表明,该半诚实模型下的算法在效率上优于现有算法。作为安全两方线段求交协议的应用,结合O’Rourke算法提出了保护隐私的凸包求交集协议,弥补了安全计算几何领域仅实现了凸包并集算法的缺陷。     

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.     

安全协议的设计与验证技术

安全协议是网络安全的基础,本文分析了目前安全协议的各种设计与验证技术,对安全协议的若干热点研究方向进行了展望,提出了一种基于多方协议中心站的容错多方安全协议.     

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.     

安全两方向量优势统计协议及其应用

 安全两方向量优势统计问题是百万富翁问题的推广问题,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.本文在半诚实模型下利用加同态加密体制解决了安全两方向量优势统计问题,分析了该解决方案的正确性,安全性和复杂性;利用该优势统计协议设计了一个安全两方向量分量和排序协议,并且将设计的安全两方向量分量和排序协议应用于安全生成最小树图形算法中.     

姚氏百万富翁问题的高效解决方案

姚氏百万富翁问题解决方案已经成为许多多方保密计算问题解决方案的一个基本模块,但现有的解决方案效率低下,因而影响到其他多方保密计算方案的效率.本文利用长度函数与不经意传输设计了一个高效的解决方案,新方案同原有方案相比,计算复杂性明显降低.     

A new privacy-preserving Euclid-distance protocol and its applications in WSNs

Recently, privacy concerns become an increasingly critical issue. Secure multi-party computation plays an important role in privacy-preserving. Secure multi-party computational geometry is a new field of secure multi-party computation. In this paper, we devote to investigating the solutions to some secure geometric problems in a cooperative environment. The problem is collaboratively computing the Euclid-distance between two private vectors without disclosing the private input to each other. A general privacy-preserving Euclid-distance protocol is firstly presented as a building block and is proved to be secure and efficient in the comparison with the previous methods. And we proposed a new protocol for the application in Wireless Sensor Networks (WSNs), based on the novel Euclid-distance protocol and Density-Based Clustering Protocol (DBCP), so that the nodes from two sides can compute cooperatively to divide them into clusters without disclosing their location information to the opposite side.     

基于密钥共享的安全多方计算应用

介绍了安全多方计算的基本概念和基于密钥共享的安全多方计算协议。现有的基于密钥共享的安全多方计算协议,能够计算有限域上的任意函数,但是研究表明,如果一个协议使用广泛,那么必然会牺牲性能上的一些代价。构造了函数f（s1,s2,…,sn）=αs1＋αs2＋…＋αsn的安全多方计算协议,对一般化的基于密钥共享的安全多方计算协议进行剪裁,去掉不相关的部分,并增加可验证性,大大提高了协议效率和实用性。     

一个保护私有信息的多边形相交判定协议

安全多方计算是信息安全领域的研究热点问题之一.保护私有信息的多边形相交判定是一个特殊的安全多方计算问题,在军事、商业等领域有着重要的应用前景.现有多边形相交判定算法的主要操作是执行点积协议,而目前的点积协议在安全性和计算效率上均难以同时满足该判定算法的要求.本文首先设计了一个常数时间的线段相交判定协议,在此基础上提出了一个保护私有信息的判定多边形相交的概率算法;证明了该算法是一个蒙特卡洛偏真算法,理论分析与实验结果均表明,该方法性能优于现有算法.     

基于主体行为的多方安全协议会话识别方法

针对分布在多个相关流中的多方安全协议会话问题,提出了多方安全协议会话的3个启发式的主体行为特征——邻接主机行为、主体角色行为以及主机消息行为,给出了主体行为特征检测原理,提出了多方安全协议会话识别方法。针对3个典型的多方安全协议,分别在3种会话运行场景下进行实验,结果表明该方法识别率在90%以上,误报率和漏报率在6%以下,能够有效地识别协议会话。     

Nearly universal and efficient quantum secure multi-party computation protocol

Universality is an important property in software and hardware design. This paper concentrates on the universality of quantum secure multi-party computation (SMC) protocol. First of all, an in-depth study of universality has been onducted, and then a nearly universal protocol is proposed by using the Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)-like state and stabilizer formalism. The protocol can resolve the quantum SMC problem which can be deduced as modulo subtraction, and the steps are simple and effective. Secondly, three quantum SMC protocols based on the proposed universal protocol: Quantum private comparison (QPC) protocol, quantum millionaire (QM) protocol, and quantum multi-party summation (QMS) protocol are presented. These protocols are given as examples to explain universality. Thirdly, analyses of the example protocols are shown. Concretely, the correctness, fairness, and efficiency are confirmed. And the proposed universal protocol meets security from the perspective of preventing inside attacks and outside attacks. Finally, the experimental results of the example protocols on the International Business Machines (IBM) quantum platform are consistent with the theoretical results. Our research indicates that our protocol is universal to a certain degree and easy to perform.     

基于带宽请求预测和云资源预留的视频移植策略

随着云计算和大数据处理的飞速发展,同态加密和安全多方计算问题引起了广泛关注。分析了ElGamal的同态特性,针对协议设计需要,设计了ElGamal变体加密方案,使其满足加法同态和常数乘法同态。在半诚实模型下,基于这个变体提出了过私有点直线方程同态计算协议,并分析了协议的正确性、安全性、计算和通信复杂性,同时将该协议的应用范围扩展到安全两方线段求交协议等。与解决同类几何问题的协议相比,未采用基于不经意传输和百万富翁协议设计思路,而是基于同态加密体制提出了一种安全两方计算协议,提高了该类协议的执行效率,降低了通信负担。     

签密的门限生成协议

本文首次探讨了签密的门限生成问题，利用可验证秘密分享（VSS）和安全多方计算（MPC）技术提出了一个签密的门限生成协议。在该协议中，发送方的任何至少t个成员可生成对给定消息的有效的签密密文，而能勾结至多t-1个成员的攻击者无法伪造有效的签密密文。文中还改进了由Gennaro R,Jarecki S,Krawczyk H和Rabin T提出的计算秘密值的倒数的协议，使其效率得到了提高。