矩阵的安全多方计算及其在电子投票中的应用研究
发布时间：2021-12-11 22:33
现如今信息技术迅速发展,多个参与者通过网络合作计算已成为可能,但其中又存在着大量的安全隐患,信息安全问题日益严重。在网络计算环境如此复杂的当下,各参与者之间大部分无法互相信任的,因此通过网络的合作计算是不安全的。为保护各参与者信息安全,安全多方计算（Secure multi-party computation,SMC）应用而生。并随着大数据、人工智能等新兴技术的兴起,也为安全多方计算提供了更多的应用场景及研究方向。目前已提出了大量的安全多方计算协议,但某些协议的执行效率还需提高。例如现有的一些安全多方矩阵求和与矩阵乘积协议需要通过频繁调用两方矩阵计算协议,参与者之间需要不断通信,但这样就直接造成极高的通信复杂度,协议中还需要多次调用不经意传输协议,使协议计算量大、效率低,当参与者人数较多时,协议很难应用于网络较差的环境当中。保密投票协议作为安全多方计算中的主要研究方向之一,被广泛应用于现实生活中,其中一些被频繁使用的电子投票协议存在一些不容忽视的问题,例如FOO电子投票协议,一经出现就被广泛关注,并且该电子投票协议还被认为是最安全可靠的,但协议中仍存在着需要可信的第三方计票中心,不允许...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
安全多方计算
内蒙古科技大学硕士学位论文2图1.2安全多方计算主要研究方向1.2安全多方计算研究现状1982年，安全多方计算由图灵奖获得者姚期智先生提出，历经几十年发展，现如今已是密码学中的研究热点。1987年，Goldreich[6]等人提出了基于计算性安全的可以计算任意函数的安全多方计算协议，理论证明了估值电路（GarbledCircuit）可以用来构造有关任何函数的安全多方计算协议。1998年，Goldreich[7]指出通用的安全多方计算协议虽然理论上可以实现计算任何函数，但其执行效率可能很低，因此针对具体问题应具体分析，设计出较为合适的安全多方计算协议，并提出了安全多方计算的安全性定义，以及
内蒙古科技大学硕士学位论文4333方阵，且矩阵中各分量均为1到5的随机数进行试验。实验模拟参与者人数分别为n=34，，，20时各协议所需的总的执行时间，为使数据准确，对每个n的执行结果均为实验模拟100次计算的平均值（忽略协议中的预处理时间）。图4.1各协议执行时间随参与者人数的变化规律通过图4.1可知，协议4.2的执行效率随参与者人数线性增加，且具有较高的计算效率。协议4.3与文献[45][46]均具有较大的适用范围，但文献[45][46]中所产生的大量通信会直接影响协议的执行效率，因此考虑协议执行时的每次通信对协议执行时间的影响，假设每个参与者直接通信一次需要花费5ms，则各协议的执行时间对比如图4.2所示，对于协议中所涉及的ECC椭圆曲线加密算法依靠Secp256r1构建，其中椭圆曲线满足()23y=x+ax+bmodp，p、a、b均为256位。文献[45][46]中所设定的安全参数为l=4，p=5，在实验中规定各参与者的实验数据均为1010方阵，且矩阵分量均为100到300的随机数进行试验。实验模拟参与者人数分别为n=10，33，时各协议的执行时间（忽略协议中的预处理时间）。图4.2各协议执行时间随参与者人数的变化规律
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于格的可验证秘密共享方案[J]. 彭咏,邵培南,李翔,白建峰,孟珂举. 计算机系统应用. 2020(01)
[2]基于区块链的信息共享及安全多方计算模型[J]. 王童,马文平,罗维. 计算机科学. 2019(09)
[3]基于安全多方计算的区块链智能合约执行系统[J]. 朱岩,宋晓旭,薛显斌,秦博涵,刘国伟. 密码学报. 2019(02)
[4]基于同态加密的多候选人电子投票方案[J]. 何倩,沈炜. 计算机系统应用. 2019(02)
[5]同态加密方案及安全两点直线计算协议[J]. 巩林明,李顺东,窦家维,郭奕旻,王道顺. 软件学报. 2017 (12)
[6]云端数字签名技术的研究与应用[J]. 简春福,谢吉华,金钧华. 计算机工程. 2017(12)
[7]基于云计算服务的安全多方计算[J]. 蒋瀚,徐秋亮. 计算机研究与发展. 2016(10)
[8]安全多方向量计算[J]. 周素芳,窦家维,郭奕旻,毛庆,李顺东. 计算机学报. 2017(05)
[9]基于FOO投票协议的无收据电子投票方案[J]. 罗芬芬,林昌露,张胜元,刘忆宁. 计算机科学. 2015(08)
[10]安全的多候选人电子投票方案的改进[J]. 杨婷婷,林昌露,张胜元. 福建师范大学学报(自然科学版). 2015(03)
博士论文
[1]若干关于矩阵的密码协议的设计与分析[D]. 王莉.上海大学 2013
硕士论文
[1]安全多方计算在保密电子投票系统中的研究与应用[D]. 吴美.北京交通大学 2018
[2]数字签名在云计算中的研究与应用[D]. 吕伟.南京邮电大学 2015
[3]安全多方计算协议的研究[D]. 吕猷.西南交通大学 2010
本文编号：3535521
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
安全多方计算
内蒙古科技大学硕士学位论文2图1.2安全多方计算主要研究方向1.2安全多方计算研究现状1982年，安全多方计算由图灵奖获得者姚期智先生提出，历经几十年发展，现如今已是密码学中的研究热点。1987年，Goldreich[6]等人提出了基于计算性安全的可以计算任意函数的安全多方计算协议，理论证明了估值电路（GarbledCircuit）可以用来构造有关任何函数的安全多方计算协议。1998年，Goldreich[7]指出通用的安全多方计算协议虽然理论上可以实现计算任何函数，但其执行效率可能很低，因此针对具体问题应具体分析，设计出较为合适的安全多方计算协议，并提出了安全多方计算的安全性定义，以及
内蒙古科技大学硕士学位论文4333方阵，且矩阵中各分量均为1到5的随机数进行试验。实验模拟参与者人数分别为n=34，，，20时各协议所需的总的执行时间，为使数据准确，对每个n的执行结果均为实验模拟100次计算的平均值（忽略协议中的预处理时间）。图4.1各协议执行时间随参与者人数的变化规律通过图4.1可知，协议4.2的执行效率随参与者人数线性增加，且具有较高的计算效率。协议4.3与文献[45][46]均具有较大的适用范围，但文献[45][46]中所产生的大量通信会直接影响协议的执行效率，因此考虑协议执行时的每次通信对协议执行时间的影响，假设每个参与者直接通信一次需要花费5ms，则各协议的执行时间对比如图4.2所示，对于协议中所涉及的ECC椭圆曲线加密算法依靠Secp256r1构建，其中椭圆曲线满足()23y=x+ax+bmodp，p、a、b均为256位。文献[45][46]中所设定的安全参数为l=4，p=5，在实验中规定各参与者的实验数据均为1010方阵，且矩阵分量均为100到300的随机数进行试验。实验模拟参与者人数分别为n=10，33，时各协议的执行时间（忽略协议中的预处理时间）。图4.2各协议执行时间随参与者人数的变化规律
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于格的可验证秘密共享方案[J]. 彭咏,邵培南,李翔,白建峰,孟珂举. 计算机系统应用. 2020(01)
[2]基于区块链的信息共享及安全多方计算模型[J]. 王童,马文平,罗维. 计算机科学. 2019(09)
[3]基于安全多方计算的区块链智能合约执行系统[J]. 朱岩,宋晓旭,薛显斌,秦博涵,刘国伟. 密码学报. 2019(02)
[4]基于同态加密的多候选人电子投票方案[J]. 何倩,沈炜. 计算机系统应用. 2019(02)
[5]同态加密方案及安全两点直线计算协议[J]. 巩林明,李顺东,窦家维,郭奕旻,王道顺. 软件学报. 2017 (12)
[6]云端数字签名技术的研究与应用[J]. 简春福,谢吉华,金钧华. 计算机工程. 2017(12)
[7]基于云计算服务的安全多方计算[J]. 蒋瀚,徐秋亮. 计算机研究与发展. 2016(10)
[8]安全多方向量计算[J]. 周素芳,窦家维,郭奕旻,毛庆,李顺东. 计算机学报. 2017(05)
[9]基于FOO投票协议的无收据电子投票方案[J]. 罗芬芬,林昌露,张胜元,刘忆宁. 计算机科学. 2015(08)
[10]安全的多候选人电子投票方案的改进[J]. 杨婷婷,林昌露,张胜元. 福建师范大学学报(自然科学版). 2015(03)
博士论文
[1]若干关于矩阵的密码协议的设计与分析[D]. 王莉.上海大学 2013
硕士论文
[1]安全多方计算在保密电子投票系统中的研究与应用[D]. 吴美.北京交通大学 2018
[2]数字签名在云计算中的研究与应用[D]. 吕伟.南京邮电大学 2015
[3]安全多方计算协议的研究[D]. 吕猷.西南交通大学 2010
本文编号：3535521
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