双线性配对安全外包计算的研究

发布时间：2021-01-11 14:17

　　云计算具有成本低、易扩展等特点,被广泛应用于众多领域。通过云计算,资源受限的用户可以将计算任务外包给云服务器,从而提高本地效率。然而,云计算也带来了一些安全问题。首先,云服务器不是完全可信的,因此用户计算任务中的隐私信息需要受到保护。另外,云服务器可能出于节约成本的目的,直接返回一个随机结果,而这个随机结果和真实结果对用户来说可能是计算不可区分的,因此用户需要有能力验证计算结果的正确性。此外,用户执行外包计算方案的开销要远远小于用户在本地完成计算任务的开销,否则外包计算就失去了意义。因此设计安全、高效、可验证的外包方案是一个值得研究的科学问题。双线性配对在密码学领域具有广泛的应用,其运算也是密码算法中最耗时的运算之一。对于计算资源有限的设备,将双线性配对运算外包给计算能力强的云服务器是一种可行的选择。本文分别基于双服务器、单服务器和区块链,提出了三个双线性配对安全外包方案:（1）提出了一个基于双服务器的双线性配对安全外包方案。资源受限设备实现安全通信主要依赖于加密算法,而双线性对是许多加密算法的基本运算。在资源受限设备上计算双线性配对非常耗时,因此众多基于双线性配对的加密算法很难大规模... 

【文章来源】：青岛大学山东省

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

区块链架构

区块结构

青岛大学硕士学位论文10了授权区块链，以提供更好的安全性和系统兼容性。授权区块链中授权节点可以对新节点授权，但私有区块链不允许任何节点加入。在本文所设计方案中，由于授权节点安全性更高并且每秒可处理成千上万笔交易，因此被用于验证云服务器的计算结果是否正确，若结果正确则支付相关费用，否则不支付，从而实现公平支付。2.7安全外包计算相关概念2.7.1安全外包系统模型在本节中将介绍两种安全外包计算的模型。第一种是基于单服务器的安全外包模型；第二种是基于不串谋双服务器的的安全外包模型。需要注意的是，在这两种安全外包模型中云服务器都不能被完全信任。图2.3基于单服务器的安全外包系统模型常见的基于单服务器的安全外包计算模型如图2.3所示，主要涉及到两个不同的实体：外包用户和云服务器。由于不能执行耗时的计算任务，外包用户想要将耗时的计算任务外包给计算资源丰富的云服务器。然而云服务器不是完全可信的，因此外包用户需要将计算任务盲化，以达到保护数据隐私的作用。在计算任务被盲化后，原始输入x被转化为了x"。然后，外包用户将盲化后的计算任务和输入发送给云服务器，并等待接收云服务器返回的计算结果。云服务器在按照外包用户要求进行计算后，将计算结果y"返回给外包用户。外包用户在收到云服务器的计算结果y"后，首先对y"的正确性进行验证，若结果错误则拒绝云服务器的返回结果并指出云服务器存在恶意行为，若结果正确那么外包用户将使用本地保留的SK把返回结果y"恢复为真实结果y。云服务器可以预先存储外包用户上传的与计算任务有关的加密数据。此外，外包用户与云服务器在外包过程中可以进行多轮数据交互。

【参考文献】：
期刊论文
[1]可完全验证的双线性对运算外包算法[J]. 任艳丽,丁宁,王天银,陆海宁,谷大武.  中国科学:信息科学. 2016(07)
[2]基于单个服务器的双线性对运算外包算法[J]. 蒋铁金,任艳丽.  计算机应用. 2016(07)



本文编号：2970922