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基于Zynq平台的BFV全同态加密算法高效实现
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作者 杨亚涛 曹景沛 +1 位作者 陈亮宇 王伟 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期192-205,共14页
针对BFV全同态加密算法,在Zynq平台上设计了一种高效实现方案。该方案结合负包裹卷积与数论变换(NTT)算法,优化并加速了多项式乘法的过程。同时采用流水线设计思想和并行化硬件电路架构,加速BFV算法的RNS实现。系统采用AXI-DMA传输机制... 针对BFV全同态加密算法,在Zynq平台上设计了一种高效实现方案。该方案结合负包裹卷积与数论变换(NTT)算法,优化并加速了多项式乘法的过程。同时采用流水线设计思想和并行化硬件电路架构,加速BFV算法的RNS实现。系统采用AXI-DMA传输机制高效地实现了ARM和FPGA之间数据传输。在Zynq Ultra‐Scale+MPSoC ZCU102平台上测试,系统在200 MHz时钟频率下,执行一次同态加法的平均耗时为0.024 ms;执行一次同态乘法的平均耗时为5.779 ms,其中包括0.874 ms的密文传输时间。与SEAL库和OpenFHE库的实现相比,所提方案的同态加法实现了4.63倍和6.79倍的效率提升,同态乘法实现了4.43倍和2.95倍的效率提升,这为全同态加密算法的实际工程实现提供了重要参考。 展开更多
关键词 同态加密 BFV算法 剩余数系统 数论变换 硬件实现
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基于全同态加密优化的云数据隐私保护方法 被引量:1
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作者 王雪飞 王鹏 佟良 《计算机仿真》 2024年第5期522-526,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 云数据 隐私保护 同态加密算法 对抗网络生成 代理重加密机制
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基于全同态加密算法的高校数据安全存储方法 被引量:2
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作者 李想 《信息与电脑》 2023年第8期208-210,共3页
目前,高校数据安全存储结构多为单一模式,存储效率较低,导致数据安全存储写入速率下降,为此提出对基于全同态加密算法的高校数据安全存储方法的设计与验证分析。采用多层级的方式,设计多层级数据存储加密结构,从而构建全同态加密测算数... 目前,高校数据安全存储结构多为单一模式,存储效率较低,导致数据安全存储写入速率下降,为此提出对基于全同态加密算法的高校数据安全存储方法的设计与验证分析。采用多层级的方式,设计多层级数据存储加密结构,从而构建全同态加密测算数据存储模型,采用HBase并发索引加密实现数据安全存储。最终测试结果表明:设计的全同态加密测算数据安全存储测试组最终得出的数据安全存储写入速率可以达到6.5MB/s以上,说明此种数据存储方法的针对性和稳定性较强,存储速度更快。 展开更多
关键词 同态加密 加密算法 高校数据 数据安全 存储方法
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全同态加密软硬件加速研究进展 被引量:1
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作者 边松 毛苒 +8 位作者 朱永清 傅云濠 张舟 丁林 张吉良 张博 陈弈 董进 关振宇 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1790-1805,共16页
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;... 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。 展开更多
关键词 同态加密 同态算法 密码硬件加速
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基于同态加密和边缘计算的关键目标人脸识别方案
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作者 刘家森 王绪安 +2 位作者 余丹 李龙 赵臻 《信息安全研究》 CSCD 北大核心 2024年第11期1004-1011,共8页
随着我国综合国力和国际地位的提升,越来越多的重大国际活动在我国一线城市举办,如成都大运会和杭州亚运会,庞大的人流量和复杂的人群类别给我国安保队伍造成了不小的安保压力.由于传统的人脸识别系统是在明文状态下在中心服务器中实现... 随着我国综合国力和国际地位的提升,越来越多的重大国际活动在我国一线城市举办,如成都大运会和杭州亚运会,庞大的人流量和复杂的人群类别给我国安保队伍造成了不小的安保压力.由于传统的人脸识别系统是在明文状态下在中心服务器中实现人脸识别,并依赖传统国密算法保证安全性,这对整个系统的计算效率和安全性都无法给予充分保障.为此,基于CKKS同态加密方案和Insightface人脸识别算法,提出了一种支持边缘计算的关键目标人脸识别方案.首先利用CKKS同态加密方案对关键目标人脸特征进行加密,并将密文数据分配给各个前端监控设备,之后由前端监控设备负责提取现场人群的人脸特征,并计算与密文数据库的匹配度,最后将密文计算结果返回至中心服务器并进行解密.实验结果表明,该方案在LFW数据集上阈值为1.23时,密文中的识别准确率为98.2116%,证明该方案的可靠性. 展开更多
关键词 重大安保活动 关键目标识别 CKKS同态加密算法 Insightface算法 边缘计算
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基于同态加密的数据库信息安全应用研究
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作者 李怀堂 马鹏 +4 位作者 崔娟 金瑞欣 费清华 李洋 陶怡轩 《科技创新与应用》 2024年第30期80-82,86,共4页
随着信息化技术的发展,涉及到个人信息的数据规模也在增加,如果大量的个人信息泄露,不仅会导致用户生命财产受损,更会破坏市场秩序、制约经济发展,甚至会引发公共安全危机。该研究旨在保护本地数据库安全,采用Paillier同态加密算法对数... 随着信息化技术的发展,涉及到个人信息的数据规模也在增加,如果大量的个人信息泄露,不仅会导致用户生命财产受损,更会破坏市场秩序、制约经济发展,甚至会引发公共安全危机。该研究旨在保护本地数据库安全,采用Paillier同态加密算法对数据库进行加密。通过测试,可以实现对指定数据库、表及字段进行加解密操作,有效防范他人对本地数据库数据的恶意窃取泄露,提高用户本地计算机的安全性,保护用户数据隐私。 展开更多
关键词 信息安全 数据库 同态加密 Paillier算法 系统测试
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针对RIAC同态加密算法的攻击
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作者 刘易简 石冰 《密码学报》 CSCD 2023年第2期433-446,共14页
RIAC(random iterative affine cipher)是一种具有加法同态性的加密算法,最初见诸于FATE、Fedlearn等开源联邦学习框架中.RIAC使用多个轮次模仿射密码嵌套进行加密,只需要模乘和模加运算,其性能比其他加法同态加密方案要高得多,但是RIA... RIAC(random iterative affine cipher)是一种具有加法同态性的加密算法,最初见诸于FATE、Fedlearn等开源联邦学习框架中.RIAC使用多个轮次模仿射密码嵌套进行加密,只需要模乘和模加运算,其性能比其他加法同态加密方案要高得多,但是RIAC的加密强度并不依赖任何困难性假设.本文研究了RIAC的安全性问题,提出了一种攻击,可以在已知几十组明文为0的密文的前提下,在数十秒内提取RIAC的私钥.讨论了几个在不改变RIAC结构的前提下可能进行的修复,但结果是这些修复均不能抵御所提攻击.根据此研究的安全通报,相关机构和开源组织已经在升级版本中删除了RIAC算法的相关内容. 展开更多
关键词 RIAC算法 同态加密 联邦学习 格基规约攻击
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基于整数多项式环的全同态加密算法 被引量:11
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作者 徐鹏 刘超 斯雪明 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第24期1-4,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 同态加密算法 云计算安全 数据加密 理想格 近似最大公约数 隐私保护
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一种实现数据库同态计算的ELGamal重加密算法 被引量:15
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作者 黎琳 张芳 张闻宇 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期127-134,共8页
数据库加密技术旨在解决数据库隐私数据泄露问题.现有的关于加密数据库的研究应用未实现或仅部分实现密文数据的同态计算功能,使得SQL查询语句在加密数据库中无法高效执行甚至失效.提出一种实现数据库同态计算的ELGamal重加密算法,该算... 数据库加密技术旨在解决数据库隐私数据泄露问题.现有的关于加密数据库的研究应用未实现或仅部分实现密文数据的同态计算功能,使得SQL查询语句在加密数据库中无法高效执行甚至失效.提出一种实现数据库同态计算的ELGamal重加密算法,该算法基于ELGamal乘法同态密码体制和数据库外层加密方式,通过将SQL查询语句中算术表达式重写为具有同态计算的重加密表达式,实现数据库基于密文进行同态计算的目标.本文提出的ELGamal重加密算法在DDH问题是困难的假设下可以抵抗选择明文攻击. 展开更多
关键词 信息安全 ELGamal重加密算法 加密策略 同态计算 数据库外层加密方式
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基于同态加密的隐私保护推荐算法 被引量:1
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作者 潘峰 刘文超 +2 位作者 杨晓元 周潭平 涂广升 《郑州大学学报(理学版)》 CAS 北大核心 2020年第3期62-67,共6页
在ESORICS16上提出的TW16方案基础上,构造并实现了一种准确高效的基于同态加密的隐私保护推荐协议。针对活跃用户的特点,通过增加活跃用户的评分权值的方法提升推荐协议的合理性和准确性,通过对参数设置进行优化和增加计算缓存的方法提... 在ESORICS16上提出的TW16方案基础上,构造并实现了一种准确高效的基于同态加密的隐私保护推荐协议。针对活跃用户的特点,通过增加活跃用户的评分权值的方法提升推荐协议的合理性和准确性,通过对参数设置进行优化和增加计算缓存的方法提升协议的效率,并对协议的安全性进行了分析。实验结果表明,与TW16推荐协议相比,所构造协议的推荐准确性较高,且协议中数据预处理过程和执行过程中的效率得到提升,单预测协议运算时间减少了13.4%,Top-n协议运算时间减少了12.7%。 展开更多
关键词 推荐算法 同态加密 隐私保护
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基于整数的全同态加密算法的研究与实践 被引量:1
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作者 黄敏 程允丽 《软件》 2021年第9期64-66,共3页
基于整数的全同态加密算法拟解决的主要问题是加密编码文本的设计。本文对理想格全同态和整数全同态加密算法的加、解密过程和设计方法进行分析,开发了一种基于完整数量多项式环的同态加密算法,其安全性基于离散子集的和。基于完整环的... 基于整数的全同态加密算法拟解决的主要问题是加密编码文本的设计。本文对理想格全同态和整数全同态加密算法的加、解密过程和设计方法进行分析,开发了一种基于完整数量多项式环的同态加密算法,其安全性基于离散子集的和。基于完整环的同态加密算法具有高计算复杂性和与理想的稳态网格加密算法的兼容性等优点,但其缺点是专注于单项式的选项;基于整数的全同态加密算法,随着计算的深入,在Evaluate操作中仍然满足全同态。 展开更多
关键词 整数 同态加密 算法设计
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数据挖掘中同态加密隐私保护算法的改进研究
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作者 李文 《荆楚理工学院学报》 2022年第6期1-7,共7页
对数据挖掘中同态加密的隐私保护算法进行了研究,利用改变数据垂直分布条件下的聚类流程改进了聚类方法,并在聚类时引入了加密技术,然后将这种方法使用到了k-中心聚类算法中去,使得数据的安全性得到了进一步的保障。从通信的复杂程度、... 对数据挖掘中同态加密的隐私保护算法进行了研究,利用改变数据垂直分布条件下的聚类流程改进了聚类方法,并在聚类时引入了加密技术,然后将这种方法使用到了k-中心聚类算法中去,使得数据的安全性得到了进一步的保障。从通信的复杂程度、计算量以及准确度等多个方面对算法进行了全面的分析,在通信开销上有了较大幅度的降低,使得分布式模式下的计算负载更加地均衡。从数据挖掘的隐私安全角度进行了研究分析,实验测试实现了保序加密以及同态加密对聚类算法中的隐私安全的作用。 展开更多
关键词 数据挖掘 同态加密 隐私保护 聚类算法
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基于同态加密的医院隐私数据安全传输方法 被引量:3
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作者 刘秉峰 邱琳 《电脑知识与技术》 2023年第29期79-81,共3页
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... 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。 展开更多
关键词 同态加密算法 医院隐私数据 安全传输 方法设计
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基于Gentry全同态加密算法公钥个数优化的研究
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作者 胡勇祥 《计算机光盘软件与应用》 2014年第22期193-194,共2页
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... 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。 展开更多
关键词 同态加密算法 公钥 云计算 密码学
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基于联邦学习和同态加密的电力数据预测模型本地保护 被引量:1
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作者 陈嘉翊 孙晨雨 +1 位作者 周欣桐 胡志广 《信息安全研究》 CSCD 2023年第3期228-234,共7页
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... 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. 展开更多
关键词 电力数据 Paillier同态加密算法 联邦学习 LSTM神经网络算法
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AES算法的通信网络防御数据全同态加密方法 被引量:7
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作者 谢金涛 许晓赋 《三明学院学报》 2021年第3期32-37,91,共7页
由于通信网络防御数据存在敏感数据,易导致数据加密效率降低,提出基于AES算法的通信网络防御数据全同态加密方法。依据滑动窗口分段方法,提取通信网络防御环境中敏感数据,基于复合混沌序列的动态密钥AES加密的数据全同态加密方法,实现... 由于通信网络防御数据存在敏感数据,易导致数据加密效率降低,提出基于AES算法的通信网络防御数据全同态加密方法。依据滑动窗口分段方法,提取通信网络防御环境中敏感数据,基于复合混沌序列的动态密钥AES加密的数据全同态加密方法,实现敏感数据全同态加密。研究结果显示:对无线通信网络防御数据加密后,无线通信网络防御效果得以优化,无线通信网络入侵次数为0,数据加密效果较好;在不同密钥长度条件中,加密效率与所用空间开销均比对比方法占有优势,该方法可优化通信网络防御数据加密效果、提高数据加密效率。 展开更多
关键词 AES算法 通信网络 防御敏感数据 动态密钥 同态加密
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基于改进RSA算法的隐私数据集同态加密方法 被引量:11
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作者 鲍海燕 芦彩林 《太赫兹科学与电子信息学报》 北大核心 2020年第5期929-933,共5页
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,... 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。 展开更多
关键词 改进非对称密钥(RSA)算法 数据加密(DES)算法 混合算法 隐私数据集 同态加密
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一种基于国密算法的保密多方字符串排序协议
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作者 周由胜 丁珊 +1 位作者 左祥建 刘媛妮 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3763-3770,共8页
保密排序问题由百万富翁问题衍生而来,是安全多方计算研究的基本问题,多参与方字符串排序对于数据库保密查询及电子投票求和问题的研究具有重要意义。现有保密排序问题的研究多集中在私密数据排序或者两方字符串排序,高效的多参与方字... 保密排序问题由百万富翁问题衍生而来,是安全多方计算研究的基本问题,多参与方字符串排序对于数据库保密查询及电子投票求和问题的研究具有重要意义。现有保密排序问题的研究多集中在私密数据排序或者两方字符串排序,高效的多参与方字符串排序方案尚处于探索中,该文基于改进的SM2同态加密算法与门限密码算法,提出半诚实模型下的保密多方单字符排序协议,进一步构造基于权重的保密单字符排序协议以及保密多方字符串排序协议。使用模拟范例对3种协议进行安全性证明,并对协议进行性能分析与仿真实验,结果表明该文提出的保密多方单字符排序协议与保密多方字符串排序协议性能相较现有同类方案均有明显提升。 展开更多
关键词 安全多方计算 保密排序 同态加密 门限密码 国密算法
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基于同态加密算法的网址链接数据防泄漏算法 被引量:10
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作者 包空军 孙占锋 《计算机仿真》 北大核心 2021年第2期106-109,118,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 同态加密算法 动态系统 数据防泄漏 明文攻击
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基于ElGamal的同态交换加密水印算法 被引量:3
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作者 方立娇 李子臣 丁海洋 《计算机系统应用》 2021年第5期234-240,共7页
针对多媒体信息安全与版权保护的需求,本文将ElGamal公钥密码体制与Patchwork数字水印算法相结合,提出一种新的同态密文域交换加密水印算法.算法利用ElGamal乘法同态的特性,将明文域嵌入水印的运算映射到密文域中,实现了加密与嵌入水印... 针对多媒体信息安全与版权保护的需求,本文将ElGamal公钥密码体制与Patchwork数字水印算法相结合,提出一种新的同态密文域交换加密水印算法.算法利用ElGamal乘法同态的特性,将明文域嵌入水印的运算映射到密文域中,实现了加密与嵌入水印操作的交换,在水印提取时,既可以在密文域提取水印,也可以解密后提取出水印.实验结果表明,该算法嵌入水印和数据加密的顺序不影响含水印信息密文数据的产生和在密文和明文中水印信息的提取,保证了水印嵌入操作的机密性和多媒体数据在分发管理过程中的安全性,同时,水印算法的综合性能也得到了改善. 展开更多
关键词 ElGamal密码算法 同态加密 数字水印 信息安全 交换加密水印算法
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