针对全同态加密体制的反愤攻击

全同态加密体制能够在不解密的条件下对密文进行任意的函数运算,是解决云计算中数据隐私保护难题的关键技术。构造全同态加密方案的核心是有效控制密文同态运算中的噪声增长,稀疏子集和问题是实现该目标所需的基本困难性问题。针对基于该问题困难性的全同态加密方案,提出一种改进的反馈攻击方法,使攻击者可以对公钥中的部分数据进行特定计算,通过访问解密谕示得到完整的私钥。分析结果表明,该方法能够充分利用预计算提高攻击效率,对基于稀疏子集和问题的全同态加密方案具有良好的适用性。     

针对全同态加密体制的反馈攻击

全同态加密体制能够在不解密的条件下对密文进行任意的函数运算,是解决云计算中数据隐私保护难题的关键技术。构造全同态加密方案的核心是有效控制密文同态运算中的噪声增长,稀疏子集和问题是实现该目标所需的基本困难性问题。针对基于该问题困难性的全同态加密方案,提出一种改进的反馈攻击方法,使攻击者可以对公钥中的部分数据进行特定计算,通过访问解密谕示得到完整的私钥。分析结果表明,该方法能够充分利用预计算提高攻击效率,对基于稀疏子集和问题的全同态加密方案具有良好的适用性。     

基于整数多项式环的多对一全同态加密算法

针对传统公钥加密模式多数只能由单发送方将消息发送给单接收方的限制,基于整数全同态加密方案,设计一种基于整数多项式环的一对一全同态加密算法。在此基础上,通过修改一对一全同态加密算法的密钥生成方式,扩展加密方个数,提出基于整数多项式环的多方加密一方解密的全同态加密算法。给出该算法的正确性和同态性证明,并在随机预言机模型下,基于离散子集求和问题和近似最大公因子问题证明该算法的安全性。性能比较结果表明,该算法可扩展加密方个数,提高解密方效率。     

LWE上的全同态加密方案研究

文章介绍了全同态加密的研究历史和现状,分析了构建全同态加密方案的思想与方法,并且介绍和整理了全同态加密的一些主要技术。文章还综述了基于LWE的全同态加密方案,先是用重线性化技术构造一个部分同态加密方案,再利用维数模约减技术降低密文的尺寸和解密电路复杂度,结合bootstrappable技术获得全同态加密。文章研究的基于LWE的全同态加密方案主要从噪声、参数性能、安全性这三个方面进行具体分析。文章最后对该方案与整数上的全同态加密方案从性能、安全性两个方面进行比较,同时指出全同态加密方案的构建本质与亟待解决的关键问题,为进一步研究全同态加密提供参考性意见。     

基于NTRU的多密钥同态加密方案解密结构

为了进一步提升NTRU型多密钥全同态加密（MKFHE）方案的安全性和效率,基于素数幂次分圆多项式环,研究了NTRU型多密钥同态加密的原始解密结构特点,并提出了两种多密钥同态解密结构改进优化方法。首先通过降低多项式系数,设计了“Regev-Style”多密钥解密结构;其次通过扩展密文维度,设计了“Ciphertext-Expansion”多密钥解密结构。通过与NTRU型多密钥同态加密方案的原始解密结构进行对比分析,结果表明“Regev-Style”多密钥解密结构降低了产生噪声的量级,用于NTRU型多密钥全同态加密方案设计时能减少密钥交换次数和模交换次数;“Ciphertext-Expansion”多密钥解密结构消除了密钥交换过程,降低了产生噪声的量级,且能更有效地处理重复用户的密文乘积。改进优化的多密钥解密结构的安全性均基于素数幂次分圆多项式环上的误差学习（LWE）问题和判定小多项式比（DSPR）假设,这些结构能较好地抵御子域攻击。通过选取合适的参数,它们可用于设计更加安全高效的NTRU型多密钥全同态加密方案。     

整数上的全同态加密方案的改进

目前的全同态加密方案的效率还很低, 与实际的应用还有很大的距离, 提高全同态加密方案的效率和安全性是全同态加密技术研究的重点与难点。为了提高效率, 在Dijk等人的全同态加密方案的基础上, 将模2运算改为模4运算, 并使用Gentry的全同态思想, 提出了一种更快速的全同态加密方案, 改进之后的方案一次可以加密2 bit的数据, 且公钥尺寸降低到(λ⁷), 从而比Dijk等人的方案具有更高的效率和更小的公钥尺寸。新方案的安全性基于近似最大公因子问题和稀疏子集和问题。     

一种基于同态公钥加密的遥感影像数字指纹方案

针对非对称指纹计算复杂性高以及带宽效率低的问题,提出了一种基于同态公钥加密的遥感影像非对称指纹方案。在该方案中,内容提供商通过DCT扩频置乱方法加密遥感影像,运用Bresson同态公钥加密来实现解密密钥的非对称分发,通过客户端解密含指纹的遥感影像拷贝,使不同的解密密钥能够生成不同的含指纹拷贝。方案中公钥加密算法并未直接加密遥感影像,由此降低了计算复杂性并提高了加密效率;同时因为内容提供商只需为多个消费者生成相同的指纹拷贝,通过多播传输将其分发给不同的消费者,因此降低了带宽需求。实验表明：在用户数量较大的情况下,该方案可以有效提高带宽效率及加密效率,能够显著降低数据服务器的计算负载,减少用户等待时间。     

无高斯噪声的全同态加密方案

基于带舍入学习（LWR）问题,一个分级全同态加密方案最近被提出。LWR问题是带误差学习（LWE）问题的变型,但它省掉了代价高昂的高斯噪声抽样,因此与现有基于LWE问题的全同态加密方案相比,该基于LWR问题的全同态加密方案具有更高的计算效率。然而,该基于LWR问题的全同态加密方案在同态运算时需要输入用户的运算密钥。因此,基于LWR问题构造了一个新的分级全同态加密方案,该方案在同态运算时不需要输入用户的运算密钥。鉴于所提方案可应用于构造基于身份的全同态加密方案、基于属性的全同态加密方案等,它具有比最近所提出的基于LWR问题的全同态加密方案更广泛的应用场景。     

基于共用密钥的高效多密钥同态加密方案研究

作为安全多方计算理想的实现方式之一，多密钥同态加密在抗量子攻击和便于构建安全多方计算方案上有显著优势。然而，现有的BGV型多密钥同态加密算法存在密钥计算复杂、密文尺寸大等问题。为此提出了一种使用单密钥同态加密方案构造多密钥同态加密方案，该方案将主要的运算部分用单密钥同态加密方案加密完成，在产生共用密钥和共同解密部分采用已有的多密钥同态加密完成。理论分析表明，该加密方案可以减小密钥尺寸，降低同态乘法复杂度，提高加密运算效率。     

一种短密钥高效全同态加密方案

针对Van Dijk等人在2010年欧密会上提出的基于整数的全同态加密方案进行了研究,此方案的主要优势在于概念上的简单性,将原来的基于理想格的同态加密体制替换为一个非常简单的整数描述的同态加密体制,但是它的公钥尺寸为O ?(λ^10),并且每次只能加密1bit。在原始DGHV同态加密的基础上,通过改变整数的选取方式和模数,提出了一种一次可以加密k bits的同态加密方案,且公钥的尺寸降低至O ?(λ^7),最后给出了安全性证明和效率分析,方案与原始方案基于相同的困难问题,且加解密效率有所提高。     

基于素数幂次阶分圆多项式环的多密钥全同态方案

传统的全同态加密方案允许对单个用户的密文进行任意计算,计算结果解密后能够得到与明文计算相一致的结果。多密钥全同态加密方案允许云服务器对多个用户的密文进行任意计算,更适用云计算的应用场景。基于公钥加密方案NTRU的多密钥全同态加密方案被称为NTRU型多密钥全同态加密方案,具有密钥和密文尺寸短、运算速度快和潜在的抗量子攻击等特性。但是,现有的NTRU型多密钥全同态加密方案存在可选的环结构少、使用的环结构容易受到子域攻击等问题。文章以NTRU型多密钥全同态加密方案LTV12为研究对象,将该方案中的2的幂次阶分圆多项式环替换为素数幂次阶分圆多项式环,密钥生成算法采用正则嵌入下的高斯分布,优化了LTV12方案,增加了可选环结构的数量,并使其免受子域攻击的危害,对其实用性和安全性具有推动意义。     

标准模型下可证安全的无证书全同态加密体制

针对现有全同态加密体制普遍存在的公钥尺寸大的缺陷,结合无证书公钥加密的思想,提出一种无证书全同态加密体制设计方案,无需对公钥进行身份认证,因而有效提高密码系统的整体应用效率。体制利用满秩差分矩阵实现身份信息的嵌入,摆脱了对于哈希函数的依赖,因而在安全性证明中无需引入随机谕示假设;借助一对彼此对偶的正态分布采样函数实现部分私钥的提取,进而结合容错学习问题实例生成体制私钥;通过双重加密使服务器失去对用户密文进行解密的能力,从而杜绝密钥托管问题。体制的安全性在标准模型下归约到容错学习问题的难解性。     

基于多比特全同态加密的安全多方计算

本文中,我们首先证明了李增鹏等人提出的多比特多密钥全同态加密方案(MFHE)满足密钥同态性质,利用此性质,可以通过门限解密得到最终解密结果.使用该方案,我们设计了一个在CRS模型下和半恶意攻击者模型下安全的三轮多方计算协议(MPC).该安全多方计算协议的安全性是基于容错学习问题(LWE)的两个变种问题Ferr LWE和Some are errorless.LWE,而且,通过非交互的零知识证明,我们可以把半恶意攻击者模型下安全的三轮多方计算协议转变为在恶意模型下安全的三轮多方计算协议.     

Efficient fully homomorphic encryption from RLWE with an extension to a threshold encryption scheme

In this paper, we present an effective fully homomorphic encryption (FHE) from ring learning with errors (RLWE) assumption without using Gentry’s standard squashing and bootstrapping techniques. Our FHE scheme is to modify the recent FHE scheme of Brakerski. We use the re-linearization technique to reduce the length of ciphertext considerably, and use the modulus reduction technique to manage the noise level and decrease the decryption complexity without introducing additional assumptions. Furthermore, with the key-homomorphic property, we extend our FHE scheme to a threshold fully homomorphic encryption (TFHE), which allows parties to cooperatively decrypt a ciphertext without learning anything but the plaintext. The TFHE scheme can be protected from related-key attacks, as long as we add extra smudging noise during sensitive operations.     

分布式隐私保护FHE-DBIRCH模型研究

隐私保护数据挖掘是当前数据挖掘领域中一个十分重要的研究问题,其目标是在无法获得原始明文数据时可以进行精确的数据挖掘,且挖掘的规则和知识与明文数据挖掘的结果相同或类似。为了强化数据的隐私保护、提高挖掘的准确度,针对分布式环境下聚类挖掘隐私保护问题,结合完全同态加密、解密算法,提出并实现了一种基于完全同态加密的分布式隐私保护FHE DBIRCH模型。模型中数据集传输采用完全同态加密算法加密、解密,保证原始数据的隐私。理论分析和实验结果表明,FHE-DBIRCH模型不仅具有很好的数据隐私性且保持了聚类精度。     

d维量子同态加密算法的设计与仿真

现有量子同态加密算法局限于二维或三维的希尔伯特空间,突破这种低维度的限制,基于任意两个[d]维酉算子的可交换性提出了两个[d]维量子同态加密算法。一种是单粒子上的[d]维量子同态加密算法,另一种是多粒子上的[d]维量子同态加密算法。每个算法包括密钥生成子算法、加密子算法、评估子算法和解密子算法,证明了两个量子同态加密算法的正确性并举例予验证算法的可行性。由于评估算法不依赖于客户端的密钥,并且输出态具有完全混合态性质,保证两个算法的安全性。仿真结果显示解密子算法的输出与评估子算法对明文的直接计算结果完全一致,验证了两个算法的同态特性。     

全同态加密文献计量分析研究

全同态加密在不解密的情况下,能够对密文数据进行任意处理。这种特殊的性质能够立竿见影地解决数据隐私安全问题。目前全同态加密已经成为学术界、工业界乃至商业界的热门话题。随着全同态加密技术的不断成熟,尤其是目前全世界对个人信息隐私安全的重视,如何从知识体系的角度对其进行详细分析对社会各界有重要的意义。文献计量分析方法是分析某项科研主题现有研究工作的重要方法,鉴于目前在全同态加密领域缺少基于文献计量分析的研究工作,从文献计量学的角度开展全同态加密文献计量研究。选取Web of Science（WoS）与中国知网（CNKI）作为参考文献数据库,对2009年到2020年的所有全同态加密相关论文筛选后进行文献计量分析。对收集到的论文运用CiteSpace进行了辅助的统计分析,给出了对同态加密近年来的发展、发文期刊、高引用论文、基金资助机构以及实际应用趋势的分析,为全同态加密的应用与实践提供指导。     

支持安全多方同态乘积计算的谓词加密方案

针对传统安全多方计算（SMC）加密方案中,每一位参与者都能获知最终结果,这种粗粒度的访问控制不适用于要求特定用户对密文进行解密的问题,提出了对计算结果解密权限控制更精确的加密方案。通过与谓词加密相结合,构造了一种支持安全多方同态乘积计算的谓词加密方案,具有乘法同态性。与现有的谓词加密方案相比,该方案不仅支持同态操作,并且在对最终计算结果的解密权限上,该方案的控制更加精确。在当前云环境背景下,实现了对计算结果访问控制细粒度更高的安全多方计算,并且验证方案达到不可区分的属性隐藏抵抗选择明文攻击（IND-AH-CPA）安全。