基于同态加密的云环境障碍最短路径导航的隐私保护算法

针对基于位置服务(LBS)中外包计算最短路径可能泄露用户隐私的问题,基于同态加密和安全多方计算,提出了一个基于同态加密的云环境障碍最短路径导航的隐私保护算法,为用户和数据所有者提供隐私保护.在该算法中,使用安全多方计算解决两种不同条件下计算道路中有无障碍物的最短路径隐私问题,并基于同态加密提出了有障碍物查询和无障碍物查询两个协议.最后,依照上述协议在理论和实践两个方面证明了所提出框架的有效性.     

半可信云服务器辅助的高效隐私交集计算协议

隐私集合交集（private set intersection,PSI）是隐私计算中的热点,其允许参与两方在不泄露任何额外信息的要求下计算交集.现有的隐私集合交集计算方案对参与双方的计算能力要求高,且计算能力差的参与方无法在保证集合数据隐私的前提下将计算安全外包给云服务器.设计了一种新的不经意两方分布式伪随机函数,允许半可信的云服务器参与相等性测试,又不泄露参与方任何集合信息.基于该不经意伪随机函数构建了半可信云服务器辅助的隐私集合交集计算协议,将主要计算量外包给云服务器.在半诚实模型下证明了协议的安全性.同时,该协议可保密地计算隐私集合交集的基数.通过与现有协议分析与实验性能比较,该协议效率高,计算复杂度与通信复杂度均与集合大小呈线性关系,适用于客户端设备受限的应用场景.     

基于同态加密算法的欧氏距离外包计算协议

针对外包存储数据在密文状态下有关欧氏距离无法计算的问题,构建了欧氏距离外包计算协议,降低了用户的计算负担,保护了数据隐私。回顾了分布式双陷门公钥密码方案。基于同态加密算法设计了安全的乘法协议、单个密钥加密下的完全平方式协议和联合公钥加密下的完全平方式协议,基于这三个基础计算协议设计了欧氏距离的外包计算协议。安全性分析表明该协议足够安全,效率分析显示该协议较为高效,并较好地解决了有关欧氏距离的外包计算问题,对于图像处理的发展有一定的促进作用。     

云环境下一种隐私保护的高效密文排序查询方法

数据前端加密是保护云环境下外包数据隐私的一种有效手段,但却给数据查询等操作带来挑战.针对云环境下多数据拥有者数据外包及选择性访问授权特征,为支持大规模加密云数据上高效且隐私保护的用户个性化密文查询,文中提出了一种隐私保护的高效密文排序查询方法RQED.通过设计无证书认证的PKES(支持关键词检索的公钥加密),并构建RQED框架来实现强隐私保护的密文查询.基于该框架,设计了更合理的多属性多关键词密文查询排序函数,并提出了基于层次动态布隆过滤器的RQED索引机制,提高密文查询时空效率.理论分析和实验性能对比证明:RQED在确保查询强隐私保护和高准确性的同时,具有较明显的时空效率优势.     

基于加密数据库的高效安全HW-PIR方案

在传统基于硬件的私有信息检索(HW-PIR)方案中,数据库明文记录容易被泄露.为解决该问题,提出基于加密数据库的HW-PIR方案.将数据库记录转化为(0,1)比特流后进行置换,并采用代理重加密算法,实现对密文数据库的查询,从而保证用户的查询隐私不会泄露给数据库服务器,还能防止用户的查询内容与数据库的隐私泄露给安全协处理器及恶意攻击者.效率分析结果表明,该方案的在线查询复杂度为O(1),同时安全处理器预处理阶段的计算量明显降低.     

基于云服务器的公平多方隐私集合交集协议

隐私集合交集（PSI）是解决隐私信息共享的重要办法。针对现有的协议中参与方不能同时获取计算结果而导致的不公平性问题，提出一种基于云服务器的公平多方PSI协议。首先，利用哈希映射完成隐私信息的子份额在混淆布隆过滤器（GBF）中的存储；其次，为避免交互过程中各参与方集合元素索引值的泄露，协议结合不经意传输（OT）技术完成存储信息的份额置换；最后，通过云服务器进行逐位计算，并将结果同时返回各参与方，保证各参与方获取结果的公平性。协议的正确性和安全性分析表明，所提协议能够实现参与方获得交集结果的公平性，而且协议能够抵抗参与方与云服务器进行的合谋。性能分析表明，所提协议的计算复杂度和通信复杂度与参与方集合包含的元素总数无关；与多方隐私集合交集协议（MPSI）、实用多方恶意安全私有集合交集PSImple和隐私集合交集求和协议（PI-Sum）相比，在同等条件下，所提协议的存储开销、通信开销和运行时间更少。     

基于混淆布鲁姆过滤器的云外包隐私集合比较协议

针对基于混淆布鲁姆过滤器的隐私集合比较（PSI）协议中存在参与方信息获取不对等及协议不能有效应用于云环境等问题,将混淆布鲁姆过滤器算法与代理不经意传输协议相结合,提出了一种基于混淆布鲁姆过滤器和代理不经意传输的云外包隐私集合比较协议。首先,该算法通过引入混淆布鲁姆过滤器的概念,解决了传统标准布鲁姆过滤器产生误判的问题,进而达到高效存储和传输大数据的目的;其次,采用代理不经意传输协议,能够将复杂耗时的计算外包给云代理服务器,使得云租户不需实时在线、仅需进行少量计算;最后,在云外包隐私集合比较过程中,云租户间无需交互,能够公平地得到集合比较结果。理论分析和性能对比表明,该算法的通信复杂度和计算复杂度是线性的,并且协议是安全和有效的。     

基于内积加密的双向隐私保护医疗诊断云服务方案

部署于云平台的医疗诊断服务不仅推进了医疗资源的整合,还提高了病情诊断的精准性和高效性,但是该场景用户失去了对个人信息的掌控,对高度敏感的病理数据来说安全与隐私保护是实现基于云平台决断的前提.云端医疗数据的隐私保护可以通过差分隐私、安全多方计算和同态加密等密码学技术实现,避免泄露用户医疗大数据中的隐私信息.差分隐私中引入随机噪声会降低计算精度,安全多方计算技术面临昂贵的通信成本,同态加密需要花费较大的时间加密深度学习模型.本文基于内积加密技术提出一种实现双向隐私保护的医疗诊断云服务方案,不仅保护用户医疗大数据中的个人隐私,而且帮助模型开发方避免云端部署造成的模型信息泄漏风险,甚至能降低隐私保护技术对医疗诊断效率和准确率造成的影响.为了保障用户个人隐私,方案中用户上传密文形态的个人医疗数据到云端服务器,云服务器通过密文数据预测疾病的结果.该方案的疾病诊断服务由云服务器提供并维护,而疾病诊断服务的实现依赖于模型开发方部署到云端的模型.模型开发方使用自行的深度学习算法训练明文形式的数据集,并获得预训练模型,使之可以处理密文形式的数据.实验分析表明,所述模型能完成CRC-VAL-HE-7K数据集...     

公钥可搜索加密体制综述

伴随着云计算技术的广泛应用,外包到云服务器存储的数据通常采用密文方式进行存储以确保数据安全和用户隐私。可搜索加密体制允许用户对密文数据通过关键词进行检索,从而极大减少了数据共享用户的通信和计算开销。基于公钥的可搜索加密体制解决了对称可搜索加密体制中的密钥分发问题而受到广泛关注。本文侧重于阐述公钥可搜索加密体制的研究进展,描述了它的形式化定义、安全模型;分析和讨论了典型的公钥可搜索加密体制的设计机理、相关的扩展方案以及它们的安全性问题。最后,本文还讨论了公钥可搜索加密体制的应用场景,并指出了未来可能的发展方向。     

智慧健康中基于属性的访问控制方案

针对智慧健康（S-health）中个人健康档案（PHR）的隐私保护问题,提出了一种外包解密可验证并可代理的基于属性的访问控制方案。首先,利用密文策略属性基加密（CP-ABE）方法,实现PHR的细粒度访问控制;其次,通过将复杂的解密计算外包至云服务器,并利用授权机构来验证云服务器返回的部分解密密文（PDC）的正确性;然后,基于代理方法,受限用户可将外包解密及验证委托给第三方用户执行而不泄露隐私;最后,在标准模型下证明了方案的自适应安全性。理论分析结果表明,用户端解密仅需执行一次指数运算,该方案具有较强的安全性与实用性。     

可撤销的多关键字公钥可搜索加密方案

在云计算应用中,为保证隐私数据安全,用户需要将数据在本地加密后再上传至云服务器。可搜索加密技术允许用户直接检索服务器上的加密数据,获得检索权限的用户往往可以无限制地检索密文。在现实应用中,用户密钥的丢失及恶意攻击容易对隐私数据产生安全威胁,用户不应该持续保持对数据的检索能力。为此,提出了一个支持用户检索权限撤销的公钥可搜索加密方案。将系统的整个生命周期划分为不同时段,下个时段的密文由上个时段的密文进化而来,通过密文进化及时间密钥的分发控制实现用户权限的撤销。方案在支持多关键字检索的同时降低方案的计算开销,并且撤销用户对此前时刻所有密文的检索能力,保证密文的前向安全性。     

EMPSI: Efficient multiparty private set intersection (with cardinality)

Multiparty private set intersection (PSI) allows several parties, each holding a set of elements, to jointly compute the intersection without leaking any additional information. With the development of cloud computing, PSI has a wide range of applications in privacy protection. However, it is complex to build an efficient and reliable scheme to protect user privacy.To address this issue, we propose EMPSI, an efficient PSI (with cardinality) protocol in a multiparty setting. EMPSI avoids using heavy cryptographic primitives (mainly rely on symmetric-key encryption) to achieve better performance. In addition, both PSI and PSI with the cardinality of EMPSI are secure against semi-honest adversaries and allow any number of colluding clients (at least one honest client). We also do experiments to compare EMPSI with some state-of-the-art works. The experimental results show that proposed EMPSI(-CA) has better performance and is scalable in the number of clients and the set size.     

具有密文等值测试功能的公钥加密技术综述

作为解决云环境中多公钥加密计算问题的重要方法之一，密文等值测试技术可以实现对不同公钥加密的数据进行比较，使测试者在不对密文进行解密的前提下判断密文对应的明文是否相同。首先介绍了密文等值测试概念及其安全模型，总结了目前提出的6种授权模式所适用的场景以及对应的输入与输出；然后对比了密文等值测试技术与公钥可搜索加密技术的异同，阐述并分析了包括公钥、基于身份和基于属性在内的若干典型密文等值测试方案；最后讨论了密文等值测试的应用场景并对来来的研究进行展望。     

标准模型下可证安全的多身份单密钥解密方案

多身份单密钥解密方案是基于身份加密方案的一个变体,用户的一个解密密钥可以对应于多个公钥(身份),即单一的密钥可以解密多个不同公钥加密下的密文。在双线性对,提出标准模型下可证安全的多身份单密钥解密方案。在判定性q-TBDHE假设下,证明了所提方案在适应性选择密文和身份攻击下是不可区分的。     

抗关键词猜测攻击的可搜索属性基加密方案

可搜索属性基加密能够让属性满足访问控制策略(或用来加密关键词的属性满足用户私钥指定的访问控制策略)的用户搜索加密文件。但是,现有的方案不能抵抗关键词猜测攻击。外部攻击者可以生成若干关键词密文上传到云服务器,侦测云服务器将这些密文返回给哪些用户,进而获取这些用户的搜索信息。因此,提出一种可以抵抗关键词猜测攻击的可搜索属性基加密方案。基于DBDH困难问题,该方案在选择安全模型中被证明是选择明文攻击安全的。     

An efficient PHR service system supporting fuzzy keyword search and fine-grained access control

Outsourcing of personal health record (PHR) has attracted considerable interest recently. It can not only bring much convenience to patients, it also allows efficient sharing of medical information among researchers. As the medical data in PHR is sensitive, it has to be encrypted before outsourcing. To achieve fine-grained access control over the encrypted PHR data becomes a challenging problem. In this paper, we provide an affirmative solution to this problem. We propose a novel PHR service system which supports efficient searching and fine-grained access control for PHR data in a hybrid cloud environment, where a private cloud is used to assist the user to interact with the public cloud for processing PHR data. In our proposed solution, we make use of attribute-based encryption (ABE) technique to obtain fine-grained access control for PHR data. In order to protect the privacy of PHR owners, our ABE is anonymous. That is, it can hide the access policy information in ciphertexts. Meanwhile, our solution can also allow efficient fuzzy search over PHR data, which can greatly improve the system usability. We also provide security analysis to show that the proposed solution is secure and privacy-preserving. The experimental results demonstrate the efficiency of the proposed scheme.     

基于信任的普适计算隐私保护方法

普适计算访问控制中对敏感信息的交换,会给恶意的交互对方提供盗取隐私信息的机会。针对该问题,提出一种基于信任的普适计算隐私保护方法,通过对用户属性进行分级,运算获取资源提供方的信任值并划分其安全等级,对高于安全等级的属性利用秘密比较协议进行加密验证。结果表明,该方法能保护用户的隐私属性,根据属性敏感程度的不同有选择性地进行加密,降低计算复杂度,适应普适计算中能力限制的设备     

Efficient multiparty quantum key agreement protocol based on commutative encryption

A secure multiparty quantum key agreement protocol using single-qubit states is proposed. The agreement key is computed by performing exclusive-OR operation on all the participants’ secret keys. Based on the commutative property of the commutative encryption, the exclusive-OR operation can be performed on the plaintext in the encrypted state without decrypting it. Thus, it not only protects the final shared key, but also reduces the complexity of the computation. The efficiency of the proposed protocol, compared with previous multiparty QKA protocols, is also improved. In the presented protocol, entanglement states, joint measurement and even the unitary operations are not needed, and only rotation operations and single-state measurement are required, which are easier to be realized with current technology.