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若干离散问题的安全多方计算协议研究

发布时间:2016-09-20 17:28

  本文关键词:若干离散问题的安全多方计算协议研究,,由笔耕文化传播整理发布。


《北京邮电大学》 2009年

若干离散问题的安全多方计算协议研究

廖干才  

【摘要】: 安全多方计算(Secure Multiparty Computation)是指拥有秘密输入的n方,希望用各自的秘密输入共同计算一个函数。计算结束后,每一方都能接收到正确的输出,并且每一方只能了解自己的输入和输出,而不了解其他方的输入和输出。安全多方计算实际上是网络用户之间的一种分布式协议,它能够使用户在不泄漏各自输入的前提下完成合作计算的任务。 近年来,特殊的安全多方计算已经成为国际密码学界的研究热点,并且成为电子选举、在线协作服务以及电子拍卖等诸多应用得以实施的密码学基础。几乎所有分布式环境下的协议都可以看成是一类特殊的安全多方计算协议。安全多方计算协议常使用同态加密体制、秘密共享以及不经意传输等安全协议和算法。 在安全多方计算的领域,设计安全的、高效的、实用的特殊安全多方计算协议,如安全两方点积协议、安全多方交集协议、私有信息检索协议等都是非常有意义的工作。 本文在综合论述安全多方计算的基础上,详细地介绍了作者在安全多方计算的应用领域的协议设计方面的工作。首先,本文将对安全多方计算的理论基础进行详细介绍。对于目前前人在安全多方数学计算,如私有信息检索、矩阵计算、计算几何、统计分析、数据挖掘等方面的相关成果进行全面的整理。其次,本文将作者在研究生阶段所得到的研究成果分章节进行了阐述和扩充。 1.提出了一个高效的安全两方点积协议,分析了该协议的正确性和安全性,对比了同类协议的效率。 2.基于安全点积协议,提出了一个向量属于空间协议,并分析了协议的安全性和效率。 3.分别设计了安全多方交集协议和安全多方集合排序协议。并对协议自身的安全性和效率进行了分析。 4.研究了安全多方计算中的几何计算问题,总结了其发展和研究成果;提出了一个解决安全多方判断三角不等式地协议,并将该协议应用于安全多方几何计算方面。 5.研究了私有信息检索问题,运用秘密共享技术,提出了一种高效率的对称私有信息检索协议;并将单项对称私有信息检索协议推广到一次能够查询多条记录的多项对称私有信息检索协议;并分析了安全性和效率。另外提出了一种保密计算数据库第K值问题的改进方案。

【关键词】:
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP393.04
【目录】:

  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-10
  • 第一章 引言10-19
  • 1.1 问题的提出10
  • 1.2 安全多方计算与密码学的关系10-11
  • 1.2.1 密码学的意义10-11
  • 1.2.2 安全多方计算在密码学中的地位11
  • 1.3 安全多方计算的综述11-17
  • 1.3.1 里程碑11-12
  • 1.3.2 发展概述12-17
  • 1.4 我们的工作17
  • 1.5 本文的组织结构17-19
  • 第二章 基本概念及基本工具19-32
  • 2.1 基本概念及定义19-21
  • 2.1.1 参与者行为19
  • 2.1.2 攻击者及其能力19-20
  • 2.1.3 通信模型20-21
  • 2.1.4 安全多方计算模型21
  • 2.1.5 可忽略函数和计算不可区分21
  • 2.2 多方计算安全定义21-25
  • 2.2.1 半诚实两方计算安全定义21-23
  • 2.2.2 恶意模型安全定义23-24
  • 2.2.3 安全多方计算的安全需求24-25
  • 2.3 基本工具及协议25-30
  • 2.3.1 加密体制25
  • 2.3.2 健忘传输协议25-26
  • 2.3.3 点积协议26-27
  • 2.3.4 秘密分享27
  • 2.3.5 同态加密方案27-28
  • 2.3.6 承诺方案及其性质28-29
  • 2.3.7 单向函数29-30
  • 2.4 如何将一般的计算问题转化为安全多方计算问题30-31
  • 2.4.1 多输入计算模型和单输入计算模型30
  • 2.4.2 如何转化30-31
  • 2.5 本章小结31-32
  • 第三章 同态加密体制的应用32-49
  • 3.1 安全两方点积协议32-35
  • 3.1.1 基于加同态加密体制的安全双方乘积协议32-33
  • 3.1.2 基于加同态加密体制的安全双方点积协议33-35
  • 3.2 保护私有信息的子空间判定协议和相关协议35-38
  • 3.2.1 安全双方加密向量判定协议35-36
  • 3.2.2 保护私有信息的向量属于空间判定问题36-38
  • 3.3 保护私有信息的子空间判定问题38
  • 3.4 安全多方集合排序问题38-42
  • 3.4.1 基于Paillier加密体制的安全多方集合排序协议39-41
  • 3.4.2 SMSR协议的安全性以及效率分析41-42
  • 3.5 安全多方交集协议42-47
  • 3.5.1 半诚实模型下基于EIGamal加密方案的安全多方交集协议42-45
  • 3.5.2 具体应用举例议45-46
  • 3.5.3 SMSI协议的安全性以及效率分析46-47
  • 3.6 本章小结47-49
  • 第四章 保护私有信息的三角不等式判定协议及其应用49-55
  • 4.1 保护私有信息的三角不等式判定协议50-52
  • 4.1.1 三角不等式判定协议50-52
  • 4.2 保护私有信息的三角不等式判定协议的应用52-54
  • 4.2.1 保护私有信息的三角形构成判定问题协议52-53
  • 4.2.2 保护私有信息的三角形形状判定问题协议53
  • 4.2.3 保护私有信息的向量比较协议53-54
  • 4.3 本章小结54-55
  • 第五章 私有信息检索55-62
  • 5.1 单项对称私有信息检索协议55-58
  • 5.1.1 单项对称私有信息检索协议55-56
  • 5.1.2 单项对称私有信息检索协议正确性分析及安全性分析56-58
  • 5.2 多项对称私有信息检索58-59
  • 5.2.1 多项对称私有信息检索协议58
  • 5.2.2 多项对称私有信息检索协议正确性和安全性分析58-59
  • 5.3 效率分析59
  • 5.4 两方保密计算数据库第K值问题59-61
  • 5.4.1 问题介绍59-60
  • 5.4.2 一个改进的方案60
  • 5.4.3 正确性的分析60-61
  • 5.5 本章小结61-62
  • 结束语62-64
  • 参考文献64-70
  • 致谢70-71
  • 攻读学位期间发表的学术论文71
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