对混合全同态算法的研究

随着信息时代的发展,数据安全问题日益凸显。同态加密方案能够在不解密的情况下,对密文数据进行计算,这使得无需破坏敏感源数据,同时还可以对数据进行处理。基于此,针对数据安全问题,首先研究分析了公钥密码体制RSA加密算法和Paillier加密算法;其次研究分析了RSA加密算法和Paillier加密算法的同态性;然后利用Paillier算法具有加法同态性,RSA算法具有乘法同态性,提出一种PRH混合全同态加密算法,将两种算法进行结合构造出基于乘法单同态的RSA算法和加法单同态的Paillier混合同态算法;最后通过实例计算验证了混合算法的可行性,为后续同态加密算法以及全同态加密算法的研究奠定了基础。

全同态加密软硬件加速研究进展

全同态加密(FHE)是一种重计算、轻交互的多方安全计算协议。在基于全同态加密的计算协议中,尽管计算参与方之间无需多轮交互与大量通信,加密状态下的密态数据处理时间通常是明文计算的10~3~10~6倍,极大地阻碍了这类计算协议的实际落地;而密态数据上的主要处理负担是大规模的并行密码运算和运算所必须的密文及密钥数据搬运需求。该文聚焦软、硬件两个层面上的全同态加密加速这一研究热点,通过系统性地归类及整理当前领域中的文献,讨论全同态加密计算加速的研究现状与展望。

基于全同态加密优化的云数据隐私保护方法

为了提升云数据的安全性,改善数据加密时间长以及加密效果较差等问题,提出一种基于全同态加密优化的云数据隐私保护方法。通过生成对抗网络模型学习原始数据中的重要特征,确保合成的数据和初始数据之间具有较高的相似度,使其能够满足差分隐私特征。引入PKI对数据所有者和用户身份认证处理,完成密钥的产生和分发,根据差分隐私特征将用户所有者的数据划分为不同类型,获取用户访问特征向量。构建全同态加密机制,同时引入代理重加密机制,通过密钥转换完成数据加密处理,最终实现云数据全同态加密优化。实验对比结果表明,上述加密方案能够快速完成数据加密处理,有效确保数据的安全性。

基于一种新的同态滤波算法的散斑噪声压缩

提出一种新的用于压缩散斑噪声的同态滤波算法。它在同态变换后寻求滤波窗中的最均匀区域,以其灰度均值替代滤波窗中心像素值,重复迭代至其值基本不变,最后作同态变换的逆变换。

基于整数多项式环的全同态加密算法

为确保云计算环境下用户数据的安全性,利用同态加密算法对数据和加密函数的隐私保护功能,设计一种基于整数多项式环的全同态加密算法。该算法包括同态算法和重加密算法,前者针对明文数据进行加密,后者针对密文数据进行二次加密。分析结果表明,该算法的计算复杂度为O(n5),低于理想格全同态加密算法。

基于Gentry全同态加密算法公钥个数优化的研究

Gentry的全同态加密算法(Fully Homomorphic Encryption)运算需要大量的空间存储所需要的公钥,给实际操作带来一定的难度,本文提出了对全同态加密算法的优化,在不影响安全性的同时,节省了系统加密时间,减少公钥的存储空间,提高了算法的可操作性和运算效率。

基于同态加密算法的网址链接数据防泄漏算法

为解决数据传输过程中,因第三方平台不稳定或攻击者入侵导致重要信息泄露问题,提出一种网址链接数据防泄漏算法。通过私有公钥加密私有信息用实施,利用全同态性质将函数隐藏,直接处理数据的密文保证云计算环境下用户数据的安全性。通过混沌序列轨迹点平均值得出互相关函数初始值,对用户设定的初始值区间取数提升密文复杂化抗破译性能。将明文和密钥序列作为数据流的字节,设定明文和密钥的值,使其序列符合白噪声,获得密文数据的均匀分布,完成网址链接数据防泄漏。实验结果表明,提出的算法生成不同长度明文的时间较短,入侵检测率优于实验对比方法。

基于小波的弱光照图像增强算法仿真

针对通过人工参数调整图像,容易出现细节纹理缺失或失真等问题,提出一种基于双尺度图像分解的弱光照图像增强算法。将小波变换函数与软阈值结合,通过小波包频带变换明确图像频带值,分解复数小波包,提取去噪处理后原始弱光照图像中的像素点,计算目标点邻域范围,并实施双尺度矩阵分割。利用同态滤波算法分析图像中像素点对弱光照的透射特性,在待处理图像上覆盖“雾”形成伪雾,分析去雾后图像透射点的分布情况,自动调整对应增强阈值。分析透射率与亮度分量之间的正向关联,得出图像透射率与亮度分量的变化规律,完成图像增强分析。仿真结果证明,所提算法鲁棒性强,在满足弱光照增强效果的同时还能保证图像的细节,增强后的图像细节更丰富,视觉观感更好。

基于全同态加密算法的医院财务数据安全存储系统

针对传统加密算法存储数据计算量大,导致数据检索查全率低、检索误差高的问题,本文提出了基于全同态加密算法的医院财务数据安全存储系统。在3层硬件结构形式下,使用2台IBMP5570小型机采取双机群模式处理同一事务。采用4台IBM 3850服务器,配置RADWARE负载均衡器,自动分配工作负载。使用双存储磁盘阵列柜,使数据互相备份。配置SAN switch交换机,用于服务器与存储之间数据交换。使用全同态加密,对密文文件加解密和检索,完成数据安全存储。实验结果表明,该系统检索查全率最高为97%,最低为95%,检索误差最高为45bit,具有良好存储效果。

基于同态滤波方法的煤矿井下图像增强技术研究

视觉同位定位与地图构建技术在井下搜救工作中运用广泛,而机器人采集图像质量的好坏直接决定构图的质量,目前受煤矿井下粉尘和光源的条件影响,收到的图像信息存在的灰度偏暗和对比度低的问题,所以井下图像的增强效果有待提高。针对这一问题,提出一种在HSV空间下结合加权分布自适应伽马校正(Adaptive Gamma Correction with Weighting Distribution,AGCWD)的同态滤波方法。首先对经典同态滤波算法中存在高亮区和阴影区的过增强问题,用AGCWD算法对HSV空间下V分量的像素概率密度进行自适应的伽马校正,非线性地映射出新的概率分布,提高同态滤波对高光区和阴影区的适用性;再使用单参数同态滤波进行处理,以缓解多参数导致的参数过难选择问题;为了保留图像的细节,对单参数同态滤波后的结果进行对比度受限的自适应直方图均衡化(Contrast Limited Histogram Equalization,CLAHE)处理;最后进行HSV逆变换得到RGB空间下的图像,完成图像的增强。结果表明,改进的同态滤波算法相较于CLAHE算法,均值、标准差、峰值信噪比(PSNR)和信息熵分别提高了65.29%、21.58%、17.03%、5.18%,相较于经典同态滤波算法分别提高了52.07%、40.73%、36.23%、8.96%。试验数据表明改进的同态滤波算法能够在增强图像的亮度和对比度、保留图像细节信息的同时还在一定程度上抑制了经典同态滤波对明暗差距大的像片的过增强现象。

基于同态加密的医院隐私数据安全传输方法

当前对于医院隐私数据安全传输方法主要依托于云计算方法,但这种方法容易受到数据摘要信息波动性的影响,导致数据传输误比特率较高,无法保证数据传输过程的安全性。因此,提出基于同态加密的医院隐私数据安全传输方法。首先采用随机线性数据链控制方法对数据传输信道的均衡性进行分析,并计算数据元组的邻域半径,进而构建数据传输信道模型。然后结合数据的标准正态累积概率函数提取数据摘要信息,通过求取数据摘要信息的调制系数,以抑制信息波动性。最后,采用同态加密算法计算医疗隐私数据安全传输的序列向量,以此实现医院隐私数据的安全传输。对比实验结果表明,所提方法在数据传输中得到的误比特率较小,能够保证数据传输的安全性。

基于联邦学习和同态加密的电力数据预测模型本地保护

电力数据的准确、快速预测不仅对电力系统的稳定、正常运行至关重要,也会对整个社会的生产生活产生重大影响.因此,高效、准确地预测电力数据是电力数据研究中的一项重要工作.循环神经网络在电力数据预测问题上具有优异的表现,但是需要大量数据来训练模型.各大电力公司出于隐私安全问题的考虑,并不愿意共享各自的电力数据,从而无法训练出更加精确的模型.此外,在海量数据上传到中央服务器对联合模型进行训练的过程中会产生巨大的网络资源开销.针对这些问题,将联邦学习与Paillier同态加密算法相结合,提出了基于联邦学习和同态加密的电力数据预测模型本地保护方法.实现了对电力数据和本地模型参数的保护,在安全的状态下对联合模型进行共同训练.使用真实的电力数据进行了实验,该方法取得了良好的实验结果.

面向云存储的同态加解密及密文检索算法的研究

存储在云端服务器中的敏感数据的保密和安全访问是云存储安全研究的重要内容。针对真实的云存储环境中云服务提供商不可信的情况,采用同态加密算法,提出了一种安全、准确性高的面向云存储密算的法。与现有算法相比,该算法在进行密文检索时不需要用户上传密钥,并且极大地提高了密文检索的准确性。

资源密集型NTT算法硬件设计与实现研究

目前BGV、BFV、CKKS等典型全同态密码算法中,多项式环上乘法运算资源占用大、性能慢,是全同态密码算法硬件高效实现的难点,通常采用快速数论变换(Number Theoretic Transforms,NTT)算法进行加速设计。通过分析资源密集型NTT算法硬件设计的关键问题,优化典型NTT算法流程,提出了多周期并行化与单蝶形单元流水化两种硬件设计方案,重点分析了流水化设计的核心要点,并给出模块整体结构及仿真验证结果,结合性能与资源消耗评估情况,为资源密集型NTT算法不同参数的实用化硬件设计提供参考。研究表明,在资源与性能折中的情况下,采用流水化设计具有较高的资源性能比,为优先选择方案。

一种单参数同态滤波的煤矿井下图像增强算法研究

针对煤矿井下图像存在局部明暗差距较大、对比度低和特征细节信息损失等问题,提出一种适用于煤矿井下图像增强的改进同态滤波算法。首先,使用改进的单参数同态滤波算法,通过压缩低频、提升高频提高图像清晰度;将滤波后的图像转换至HSV空间下,使用对比度限制自适应直方图均衡化(CLAHE)算法对亮度分量V进行调整;最后,进行HSV逆变换,得到RGB空间下的图像,完成图像的增强。仿真结果表明,该算法能有效改善光照不均匀对图像的影响,提高图像清晰度和对比度,在保留图像特征细节信息的同时,改善经典同态滤波对明暗差距大图像的过增强现象。

计及隐私保护的弱中心化多产消者能量共享机制

在双碳目标的背景下,虚拟电厂、微电网等形式的产消者大规模涌现。多产消者之间的能量共享能够提升整体的经济效益与新能源消纳水平。在计及各产消者数据隐私的基础上,文中提出弱中心化模式下的多产消者能量共享协同运行机制。首先,构建含多种分布式资源的产消者内部调度模型,并考虑负荷需求以及新能源出力的波动性与随机性,基于条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)量化不确定性带来的风险。然后,提出多产消者弱中心化电价迭代机制,利用供需关系引导电价更新。同时考虑到产消者隐私保护,基于Paillier同态加密算法和秘密共享原理设计电量数据聚合方法。该方法能够在各方主体隐私得到保护的前提下获取系统的供需信息。最后,通过算例验证了文中所提机制的有效性与合理性,且经过能量共享后多产消者整体成本降低12.6%。

Paillier公钥密码体制同态特性及效率分析

文章分析了Paillier公钥密码体制的同态特性,指出Paillier公钥密码体制具有加法同态、混合乘法同态的特性以及不具有乘法同态特性的原因,并提出公钥密码体制中乘法同态和混合乘法同态的基本关系,最后对Paillier公钥密码体制的同态特性进行了仿真并给出相关效率分析。

一种新型隐私数据库秘密同态检索协议

针对隐私数据查询中的隐私泄露威胁模型,提出了一种新型隐私数据库秘密同态检索协议。该协议基于Some What部分同态算法进行设计,通过使用密文同态运算性质较好地解决了该威胁模型中涉及到的隐私泄露问题,同时在证明该协议正确性和安全性的基础上,通过适当的参数选择,对该协议的同态算法进行了测试,给出了算法的运行效率。

基于云计算平台的政务大数据信息资源共享模型构建研究

由于现行模型在政务大数据信息资源共享中效果不理想,不仅信息安全增益系数较低,而且误码率比较高,针对现行模型存在的不足和缺陷,提出基于云计算平台的政务大数据信息资源共享模型构建研究。首先由数据层、平台层、保障层与应用层组建模型架构。然后利用云计算平台对政务大数据信息资源进行调度,分配信息资源共享任务。最后利用同态加密算法对共享信息资源进行加密,从而实现基于云计算平台的政务大数据信息资源共享模型的构建。经实验证明,模型信息安全增益系数在0.95以上,误码率在1%以内,信息安全性与完整性良好,具有良好的应用前景。

公钥密码体制的同态性分析

同态加密算法是基于秘密同态的概念,是秘密同态的一个子集。同态加密技术可以对加密数据直接进行运算,并且运算结果也自动加密。正是基于此,使得同态加密技术在安全多方计算、数据库加密、电子投票等领域具有广泛的应用。同态特性主要包括加法特性、乘法特性、混合乘法特性。文章对目前广泛应用的三大公钥密码体制的同态特性进行了分析,并对满足加法同态的Pallier密码体制进行了研究。为后续研究全同态加密算法提供理论基础和方法指导。