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题名基于容错学习问题的全同态加密算法和硬件优化综述
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作者
河人华
李冰
杜一博
王颖
李晓维
韩银和
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机构
首都师范大学数学科学学院
北京国家应用数学中心(首都师范大学)
中国科学院计算技术研究所
中国科学院大学
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出处
《计算机研究与发展》
北大核心
2025年第7期1738-1753,共16页
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基金
国家自然科学基金项目(62204164)
北京市教育委员会项目(KM202310028001)。
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文摘
随着云计算、量子计算等技术的飞速发展,数据隐私面临严峻威胁.越来越多的用户将数据和应用程序存储在云端,但传统的安全技术难以保障云计算环境中的数据安全.在此背景下,引入全同态加密算法成为有效的解决方案之一.同时,基于格理论的全同态加密技术具有天然的抗量子攻击能力,能够在加密状态下对数据进行任意计算,有效地为量子计算时代数据安全提供保障.尽管全同态加密有广阔的应用前景,但它存在计算和存储巨额开销的问题.为了推动全同态加密算法的应用和落地,算法和硬件领域的研究人员提出了多种解决方案并取得显著进展.归纳了主流的全同态加密技术以及分析整理算法计算库和全同态硬件加速的近5年相关工作的进展,最后展望了全同态加密技术.
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关键词
全同态加密
同态加密算法
全同态加密算法库
全同态加密硬件加速器
容错学习
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Keywords
fully homomorphic encryption
homomorphic encryption algorithm
homomorphic encryption library
fully homomorphic encryption hardware accelerator
learning with errors
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分类号
TP309.7
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
TP303
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名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
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机构
信息工程大学信息工程学院
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出处
《计算机工程》
CAS
CSCD
2012年第24期1-4,共4页
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基金
国家"863"计划基金资助项目"新概念高效能计算机体系结构及系统研究开发"(2009AA012201)
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文摘
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。
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关键词
全同态加密算法
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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Keywords
fully homomorphic encryption algorithm
cloud computing security
data encryption
ideal lattice
approximate Greatest Common Divisor（GCD）
privacy protection
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分类号
TP309
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名基于全同态加密保护医疗隐私的逻辑回归方案
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作者
李杰
马海英
曹东杰
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机构
河南师范大学教育学部
济源职业技术学院人工智能学院
南通大学人工智能与计算机学院
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出处
《广西大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第1期173-185,共13页
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基金
河南省科技厅科技攻关项目(232102320089)
南通市自然科学基金面上项目(JC2023069)
+1 种基金
河南省消防总队项目(2024XFLY02)
河南省教研教改课题项目(2021SJGLX675,2024SJGLX0851)。
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文摘
针对现有的医疗数据模型训练方案中存在隐私泄露和收敛速度慢的问题,提出基于全同态加密保护医疗隐私的逻辑回归方案。该方案首先利用Nesterov梯度下降法矫正逻辑回归算法中模型梯度的更新位置,加快其收敛速度,增大接近最优值的可能性,保证收敛精度;然后,利用全同态加密算法(CKKS)加密初始模型参数和医疗数据,使其在保护医疗数据隐私的前提下执行改进后的逻辑回归算法。为了提高模型训练中每轮迭代的效率,该方案通过减少2个向量的内积密文中的同态乘法计算次数,减小计算开销和噪声;利用极小极大近似多项式拟合Sigmoid函数,使医疗数据始终以密文的形式在不可信第三方服务器进行模型训练。通过合理的安全性假设,证明本方案在不可信的环境中进行模型训练时,能够确保医疗数据和模型参数的隐私安全。通过在真实数据集上测试本方案和相关方案的模型训练速度和精度,实验结果表明,本方案不仅具有较高的计算效率,而且提高了模型训练精度。
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关键词
全同态加密算法
梯度下降法
医疗隐私保护
逻辑回归
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Keywords
fully homomorphic encryption
gradient descent method
medical privacy protection
logistic regression
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分类号
TP309
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名全同态加密函数库调试分析
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作者
陆思奇
王绍峰
韩旭
程庆丰
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机构
洛阳外国语学院
密码科学技术国家重点实验室
西安电子科技大学计算机学院
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出处
《密码学报》
CSCD
2017年第1期16-28,共13页
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基金
密码科学技术国家重点实验室开放课题(MMKFKT201514)
洛阳外国语学院科研基金(2015XYQ004)
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文摘
本文选取了HElib库、FHE-CODE库和FHE-master基于三种不同算法的全同态加密程序,一方面,通过对程序本身的调试运行,不断更改噪声、运行时间、所占存储空间等运行参数,对程序性能进行动态比较分析.提高安全参数可以实现较高精度的加密,安全参数越高,则其对应的密文长度越长、所占存储空间越大,所以增加密文长度、重加密密文的长度等可以提高算法的安全级别.同时,减小模数、适当减小安全参数,可以减小噪声比并提高运行效率.另一方面,分析了三种软件对应的三种全同态算法:Gentry提出的理想格算法、DGHV算法和BGV算法,从安全性、有效性、实现程序以及相互联系对三种方案进行对比研究.其中,HElib库操作较为复杂,运行时间较长,但安全性较高,FHE-CODE代码的逻辑相对比较清晰,运行效率较高,FHE-master库利用文件读取操作实现了对于密文的检索功能,针对不同密钥读写操作效率参差不齐.本文一方面验证算法在理论研究的相关性质,另一方面从程序实现方面分析算法的相关属性,为全同态加密研究提供实践基础.
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关键词
全同态加密算法
代码库调试
比较研究
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Keywords
FHE-encryption algorithms
code library debugging
comparison study
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分类号
TP309.7
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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