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格上无证书加密

为降低密钥尺寸,利用陷门抽样算法在优选的NTRU格上抽取部分私钥并使用多项式环上带误差的学习问题计算公钥等方法来构造格上无证书加密方案。它的安全性基于多项式环上带误差学习的判定问题和小多项式比判定问题等两个困难问题假设。为获取更好的效率,该文还提出一个无证书并行加密方案。该方案用中国剩余定理分解扩大后的明文空间为多个不同素理想之积来实现并行加密。它还用中国剩余定理分解加密运算所在的多项式环获取中国剩余基来优化算法,使算法只涉及整数间运算。结果显示该方案具有计算和通信复杂度低等特点。     

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...     

基于整数的多对一全同态加密方案

全同态加密是在不解密密文的情况下直接对密文进行操作。现有的基于整数的全同态加密方案是针对两个参与者“一方加密,一方解密”(一对一)设计的,计算效率普遍低,明文空间小,不能应用于大数据、云计算等环境。为此,该文提出一种“多方加密,一方解密”(多对一)的全同态加密方案,该方案在保证安全性的基础上简化密钥生成过程,并在全同态运算过程中给出能够正确解密的加密方个数的具体范围。同时,在随机预言机模型下,基于近似最大公因子问题证明了方案的安全性。数值结果表明,该方案与已有方案相比不仅扩展了数据传输量,而且提高了效率。模拟实验表明,该方案在整数范围内具有可行性,满足用户对系统响应的需求,最后将明文空间扩展为3 bit,并与1 bit的方案做出了实验上的对比分析。     

紧致优化DGHV全同态加密方案

DGHV方案是第一个基于整数的全同态加密方案,但该方案中同态操作导致密文尺寸成倍增长,必须通过同态解密算法,才能够将密文尺寸控制在一个多项式界~O（λ7）以内,而且同态解密算法的内部运算过程中,密文数据的尺寸仍在不断增加。这里给出一个紧致优化技术,控制同态乘和同态加操作中的密文,使得该方案的密文尺寸始终保持在~O（λ5）以内,消除了同态操作对密文尺寸的影响,并进一步分析了优化方案的同态运算能力。     

安全的密文域图像隐写术

基于同态加密和双层隐写编码,该文提出一种安全的密文域图像隐写术,其可以达到传统明文隐写术的容量,并且在密文域和明文域均能有效抵抗隐写检测分析。首先结合自适应隐写术和湿纸编码技术,提出一种明文域双层隐写算法;其次,修正一种全同态加密算法,对载密图像进行加密;最后,在密文域上提取嵌入的信息。理论分析和实验结果表明:在加密/隐写密钥同时泄露、加密密钥泄露和密钥未泄露条件下,算法均具有较高的安全性。     

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。      

d维(t,n)门限量子同态加密算法的设计与仿真

量子同态加密对量子态密文直接进行同态评估计算,而不是将密文解密之后再进行计算.基于相位和状态变换的d维通用酉算子,提出了一种d维（t,n）门限量子同态加密算法.在该算法中,客户端将量子态密文传送给n个服务器中的t个,这t个服务器生成评估子密钥,运行评估算法对量子态密文执行同态计算.客户端对解密之后的量子态执行CNOT门操作,t+1个粒子的聚合值就是评估算法对量子态明文计算之后的结果.该算法使用Shamir（t,n）门限机制隐藏了评估密钥,保护了客户端的隐私数据.从理论上证明了算法的正确性,各个阶段操作过程的仿真实现进一步验证了算法的正确性.     

基于广义猫映射的一种图像加密系统

本文首先将猫映射推广为广义猫映射,然后将图像的像素坐标和灰度作为广义猫映射的初始值,映射参数和迭代次数作为密钥,对图像进行加密。本加密方案具有置换、替代、扩散等加密系统的基本要素,能抗明文攻击和选择明文攻击,密钥长度可变,密钥空间巨大,密文和明文大小可变且相同,计算时间也较短,可用于图像和数据块加密后传输。     

用于全同态加密的数论变换乘法蝶形运算优化及实现

全同态加密(FHE)可以真正从根本上解决云计算时将数据及其操作委托给第三方时的数据安全问题.针对全同态加密中占较大比例的大整数乘法运算优化需求,该文提出一种数论变换乘法蝶形运算的操作数合并算法,利用取模操作的快速算法,分别可将基16和基32运算单元的操作数减少到43.8%和39.1%.在此基础上,设计并实现了数论变换基32运算单元的硬件设计架构,在SMIC 90 nm工艺下的综合结果显示,电路的最高工作频率为600 MHz,面积1.714 mm2.实验结果表明,该优化算法提升了数论变换乘法蝶形运算的计算效率.     

用于全同态加密的数论变换乘法蝶形运算优化及实现

全同态加密(FHE)可以真正从根本上解决云计算时将数据及其操作委托给第三方时的数据安全问题。针对全同态加密中占较大比例的大整数乘法运算优化需求,该文提出一种数论变换乘法蝶形运算的操作数合并算法,利用取模操作的快速算法,分别可将基16和基32运算单元的操作数减少到43.8%和39.1%。在此基础上,设计并实现了数论变换基32运算单元的硬件设计架构,在SMIC 90 nm工艺下的综合结果显示,电路的最高工作频率为600 MHz,面积1.714 mm2。实验结果表明,该优化算法提升了数论变换乘法蝶形运算的计算效率。     

改进的kNN分类算法在工业物联网中的应用

在工业物联网中,k近邻分类(kNN)被广泛应用于缺陷产品识别和异常检测.但kNN自身存在计算复杂度高、不适用于分布式环境等缺点.因此,文中提出了一种安全有效的分布式kNN分类算法,以防止信息泄漏和控制流泄漏,同时支持分布式服务器上的大规模数据分类.首先设计了一个安全有效的向量同态加密方案.在该方案的基础上,提出了DkN...     

高速流水线结构的大整数乘法器FPGA设计与实现

大整数乘法是密态数据计算中最为耗时的基本运算操作,提高大数乘法单元的计算速度在全同态加密机器学习等应用中尤为重要.提出了一种输入数据位宽为768 kbit的高速大整数乘法器设计方案,将核心组件64 k点有限域快速数论变换(NTT)分解成16点NTT实现,并通过算法分治处理,细化16点NTT的流水线处理过程.采用加法和移...     

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。     

一种金融级安全的区块链资产交易系统

提出了一种基于同态加密和环签名的区块链资产交易系统,通过同态加密技术可以对用户交易信息进行加密,使其对其他用户不可见,而环签名可以对同态加密后的密文进行业务合法性校验,保证交易合法性。该方法可以使区块链上原本公开透明的用户资产交易信息得到保护,具有去中心化、安全可靠和易用性高的特点,可以有效地起到保护用户隐私的作用,有利于促进增强区块链在金融资产交易场景中的用户交易信息隐私保护功能,有利于促进区块链隐私保护技术在金融场景中的落地和发展。     

Encrypted signal-based reversible data hiding with public key cryptosystem

Encrypted image-based reversible data hiding (EIRDH) is a well-known method allowing that (1) the image provider gives the data hider an encrypted image, (2) the data hider embeds the secret message into it to generate the encrypted image with the embedded secret message to the receiver, and (3) finally the receiver can extract the message and recover the original image without encryption. In the literature, the data hider and image provider must be specific parties who know the shared key with the receiver in traditional encrypted image-based reversible data hiding. In this paper, we propose an encrypted signal-based reversible data hiding (ESRDH) with public key cryptosystem, not only for images. The proposed scheme is secure based on Paillier homomorphic encryption. Finally, the experimental results show that the proposed scheme has much payload and high signal quality.