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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 《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
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,... 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。 展开更多
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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基于全同态加密的可验证多关键词密文检索方案 被引量:1
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作者 唐莹莹 陈玉玲 +1 位作者 罗运 李再东 《计算机工程》 北大核心 2025年第4期188-197,共10页
由于云服务器能够提供强大的存储和计算能力,因此个人和企业更趋向于将加密数据存储于云端。为了解决密文数据检索困难的问题,利用同态加密的密文检索方式成为研究热点。然而,现有的方案主要集中在单关键词检索上,由于检索限制条件较少... 由于云服务器能够提供强大的存储和计算能力,因此个人和企业更趋向于将加密数据存储于云端。为了解决密文数据检索困难的问题,利用同态加密的密文检索方式成为研究热点。然而,现有的方案主要集中在单关键词检索上,由于检索限制条件较少、搜索精度较低,从而导致通信和计算开销较大。另外,将数据托管到第三方提供的不可信云主机上,可能出现删除、修改、返回不真实和不全面的搜索信息等恶意情况。为此,基于全同态加密和不经意伪随机函数提出一种新型的密文检索方案。通过构造加密的关键词索引和哈希表,使得方案能够支持多关键词的连接查询。利用文件的标识和大小生成验证标签,使得数据接收者能够对检索结果的正确性和完整性进行验证。理论分析和实验结果表明,相比于基于全同态加密的单关键词检索方案,在检索2~3个多关键词时,所提方案的密文搜索效率提升36.2%~45.9%,并且在检索更多关键词时拥有更好的综合性能。 展开更多
关键词 云存储 全同态加密 密文检索 安全共享 可验证
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基于容错学习问题的全同态加密算法和硬件优化综述
3
作者 河人华 李冰 +3 位作者 杜一博 王颖 李晓维 韩银和 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第7期1738-1753,共16页
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... 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. 展开更多
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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基于数据流架构的NTT蝶式计算加速
4
作者 石泓博 范志华 +4 位作者 李文明 张志远 穆宇栋 叶笑春 安学军 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第6期1547-1561,共15页
全同态加密(fully homomorphic encryption,FHE)因其在计算全过程中保持数据加密的能力,为云计算等分布式环境中的隐私保护提供了重要支撑,具有广泛的应用前景.然而,FHE在计算过程中普遍存在运算复杂度高、数据局部性差以及并行度受限... 全同态加密(fully homomorphic encryption,FHE)因其在计算全过程中保持数据加密的能力,为云计算等分布式环境中的隐私保护提供了重要支撑,具有广泛的应用前景.然而,FHE在计算过程中普遍存在运算复杂度高、数据局部性差以及并行度受限等问题,导致其在实际应用中的性能严重受限.其中,快速数论变换(number theoretic transform,NTT)作为FHE中关键的基础算子,其性能对整个系统的效率具有决定性影响.针对NTT中的核心计算模式--蝶式(butterfly)计算,提出一种基于数据流计算模型的NTT加速架构.首先,设计面向NTT蝶式计算的RVFHE扩展指令集,定制高效的模乘与模加/模减运算单元,以提升模运算处理效率.其次,提出一种NTT数据重排方法,并结合结构化的蝶式地址生成策略,以降低跨行列数据交换的控制复杂度与访问冲突.最后,设计融合数据流驱动机制的NTT加速架构,通过数据依赖触发方式实现高效的片上调度与数据复用,从而充分挖掘操作级并行性.实验结果表明,与NVIDIA GPU相比,提出的架构获得了8.96倍的性能提升和8.53倍的能效提升;与现有的NTT加速器相比,所提架构获得了1.37倍的性能提升. 展开更多
关键词 数据流 全同态加密 NTT算法 蝶式计算 RISC-V指令集
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高精度可扩展的密态隐私保护语音分类
5
作者 王雷蕾 宋考 +2 位作者 张媛媛 毕仁万 熊金波 《计算机科学与探索》 北大核心 2025年第2期528-538,共11页
为解决现有全同态加密技术在语音分类任务中计算效率和分类准确率均较低的挑战,提出一种高精度可扩展的密态隐私保护语音分类PPSC方案。设计基于CKKS全同态加密技术两方服务器协同的安全乘法协议,因避免使用昂贵的自举操作,可有效提升... 为解决现有全同态加密技术在语音分类任务中计算效率和分类准确率均较低的挑战,提出一种高精度可扩展的密态隐私保护语音分类PPSC方案。设计基于CKKS全同态加密技术两方服务器协同的安全乘法协议,因避免使用昂贵的自举操作,可有效提升深层次密文乘法的计算效率,从而使得方案可扩展到更深层次的神经网络;基于上述架构设计安全指数、安全倒数以及安全比较等安全非多项式协议,相较于多项式近似拟合非多项式运算的方法,在提高计算精度的同时,降低了计算开销。安全实现卷积层、ReLU层、平均池化层、全连接层、Softmax层等PPSC方案的基本模块,确保语音数据、语音模型和中间计算结果的隐私性。从有效性和安全性等维度对PPSC方案进行了详尽的理论分析,证明安全乘法协议在更深层次的乘法运算中具有更高的运算效率。在Speech Command Database语音数据集上的实验结果表明,PPSC方案可以在保护数据和模型参数隐私的情况下实现有效的语音分类,其准确率相比于HEKWS方案提高3.57个百分点。 展开更多
关键词 全同态加密 隐私保护 两方协同 语音分类 安全计算协议
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一种基于同态加密的密文符号函数计算优化方法 被引量:2
6
作者 李晓东 周苏雅 +3 位作者 赵炽野 李慧 袁文博 张健毅 《信息安全研究》 北大核心 2025年第2期100-106,共7页
同态加密方案的比较运算是深度学习等多种应用中常见的操作之一.已有研究专注于同态比较运算,以有效评估同态加密方案.在仅支持加法和乘法运算的同态加密环境中,对数据执行比较操作一直是具有挑战性的非算术任务.对之前(2023 CNS)的动... 同态加密方案的比较运算是深度学习等多种应用中常见的操作之一.已有研究专注于同态比较运算,以有效评估同态加密方案.在仅支持加法和乘法运算的同态加密环境中,对数据执行比较操作一直是具有挑战性的非算术任务.对之前(2023 CNS)的动态多项式比较方法进行改进,即多项式波动范围能够落在(-2,2),找到全新的方程组求解动态多项式.同时利用有限3次和5次多项式构建新的复合多项式,以更加精确和高效地逼近符号函数.分析该近似方法的深度消耗和计算复杂性方面的最优性,在平摊运行时间内(对于ε=2^(-α),α=20)需要0.69 ms,相比之前(2023 CNS)最优方法减少了约32%的运行时间. 展开更多
关键词 全同态加密 同态比较 符号函数 动态多项式 深度消耗
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FINAL全同态加密方案的自举优化技术
7
作者 赵秀凤 吴蒙 宋巍涛 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第7期2183-2193,共11页
自举是实现全同态加密的有效方法,同时也是影响全同态加密效率的关键环节。FINAL方案是2022年亚密会提出的全同态密码方案,比TFHE方案自举速度快28%,可以进行高效的同态布尔运算。自举主要包括盲旋转算法和密钥转换算法。针对盲旋转算法... 自举是实现全同态加密的有效方法,同时也是影响全同态加密效率的关键环节。FINAL方案是2022年亚密会提出的全同态密码方案,比TFHE方案自举速度快28%,可以进行高效的同态布尔运算。自举主要包括盲旋转算法和密钥转换算法。针对盲旋转算法,该文提出累加器压缩方法,即对基于容错学习(LWE)的加密方案的密钥生成引入块二进制分布,利用块二进制密钥特性,使得密钥的每个分块只需进行1次外积运算,减少盲旋转算法所需的外积数量。针对密钥转换算法,给出了密钥复用技术,即在生成NGS密钥时复用LWE密钥且复用部分不参与密钥转换的密钥生成,减小了密钥转换密钥规模,进而减少密钥转换算法运算次数,提高了密钥转换算法的效率。分析表明,在安全性相当的情况下,优化的FINAL方案自举所需要执行的外积数量和快速傅里叶变换的数量分别由610和3940减少到305和1970,数量上优化50%。密钥转换密钥规模由11264减少到4554,密钥转换中标量乘法以及标量加法的运算次数大约由13.8×10^(6)减少到5.6×10^(6),密钥转换的密钥规模和计算开销均优化约60%。 展开更多
关键词 全同态加密 FINAL 自举 盲旋转 密钥转换
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基于CPU多核的FHEW并行算法 被引量:1
8
作者 杨晓元 丁义涛 周潭平 《密码学报》 CSCD 2017年第6期620-626,共7页
全同态加密算法发展迅猛,然而效率低下仍是其无法实际应用的关键因素.为了进一步加快全同态加密算法的运行速度,本文针对EUROCRYPT 2015上全同态加密算法FHEW存在大量独立矩阵和向量运算,以及CPU多核适合大量独立数据的运算的特点,提出... 全同态加密算法发展迅猛,然而效率低下仍是其无法实际应用的关键因素.为了进一步加快全同态加密算法的运行速度,本文针对EUROCRYPT 2015上全同态加密算法FHEW存在大量独立矩阵和向量运算,以及CPU多核适合大量独立数据的运算的特点,提出并实现了FHEW方案的CPU多核并行算法.首先,通过分析比较FHEW算法四个主要过程的特点和运行时间,发现该算法中最消耗时间是密钥生成过程和同态与非门电路(包含自举过程),并且该两个过程中涉及大量独立的矩阵和向量运算.所以,本文对这两个过程进行了CPU多核并行优化.其次,考虑到算法中存在大量离散傅立叶变换和逆变换,该变换和逆变换消耗大量时间和内存资源,本文对离散傅立叶变换和逆变换函数中的大部分过程进行并行计算,从而提升了离散傅立叶函数的运行速度,进一步提高了方案效率.最后,分别运行原始算法和并行算法18次,得到平均运行时间.实验结果表明,在相同的环境下,密钥生成算法的运行时间由13029ms降至2434 ms,效率提高了4.35倍;一次同态与非门电路运算的运行时间由298.5 ms降至81 ms,效率提高了2.68倍. 展开更多
关键词 全同态加密 fheW CPU
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FHE-相容的分布式人脸识别方案设计与分析 被引量:2
9
作者 陆正福 王欢 《计算机工程与设计》 北大核心 2016年第6期1428-1434,1542,共8页
密码协议与人脸识别的结合需解决两者的相容性、因协议约束导致的低识别率和低效率问题。融合C/S和管道-过滤器结构提出分布式人脸识别系统(DFRS)体系结构,引入并改进整数环上的全同态加密(FHE),以此为基础设计远程管道协议,提出FHE-相... 密码协议与人脸识别的结合需解决两者的相容性、因协议约束导致的低识别率和低效率问题。融合C/S和管道-过滤器结构提出分布式人脸识别系统(DFRS)体系结构,引入并改进整数环上的全同态加密(FHE),以此为基础设计远程管道协议,提出FHE-相容的DFRS方案(FHE*DFRS)。采用与FHE相容的欧式距离分类,采用Gabor小波和主成分分析进行特征提取,提高识别率,将欧式距离计算转化为点积计算,降低轮次复杂度。实验验证与分析结果表明,该方案能够保护隐私,具有较高的识别率和效率。 展开更多
关键词 全同态加密 分布式人脸识别 体系结构设计 协议设计 算法设计
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使用批处理技术优化RLWR同态加密方案
10
作者 欧海文 王磊 《计算机应用与软件》 北大核心 2025年第1期352-358,390,共8页
在当今应用广泛的云计算中,由云端完成数据处理的模式提升了用户处理数据的能力,但也带来了隐私数据泄露的风险。全同态加密是一门新兴的研究课题,它支持在私钥未知的情况下对密文进行计算,结果的解密等于对相应明文计算的结果,其对解... 在当今应用广泛的云计算中,由云端完成数据处理的模式提升了用户处理数据的能力,但也带来了隐私数据泄露的风险。全同态加密是一门新兴的研究课题,它支持在私钥未知的情况下对密文进行计算,结果的解密等于对相应明文计算的结果,其对解决云计算中用户隐私数据泄露有帮助。针对Luo等于2019年提出的一个基于RLWR问题的同态加密方案,结合密文批处理技术进行改进,改进后的方案可加密的明文数是原始方案的N倍。 展开更多
关键词 全同态加密 批处理技术 RLWR问题
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基于LWE的高效动态多密钥全同态加密方案
11
作者 盛冶 涂广升 +1 位作者 王灿 张帆 《信息安全研究》 北大核心 2025年第8期768-776,共9页
全同态加密在云计算中的应用有效满足了用户对云端服务器数据“可用不可见”的需求.针对多密钥全同态加密方案计算开销较大、应用于云计算的工作模式不合理等问题,提出了一个高效的动态多密钥全同态加密方案.一方面,通过引入公钥对构造... 全同态加密在云计算中的应用有效满足了用户对云端服务器数据“可用不可见”的需求.针对多密钥全同态加密方案计算开销较大、应用于云计算的工作模式不合理等问题,提出了一个高效的动态多密钥全同态加密方案.一方面,通过引入公钥对构造新的辅助密文的方法,对多密钥全同态加密方案密文扩展算法进行优化;另一方面,采用单个用户和服务器交互的方式完成密文扩展操作,提出了一种全同态加密应用于云计算中的新工作模式.与2023年ICPADS会议的方案对比,该方案将计算开销从O(n 44)降至O(n 3k 22),n k,噪声扩张率从O(m 4γ)降低至O(mγ).使得方案的公开参数更小、效率更高.同时,新工作模式不仅减少了用户对服务器的高度依赖,也降低了用户需要承担的计算开销,更加符合实际应用.该方案被证明为IND-CPA安全,困难性可归约到误差学习问题. 展开更多
关键词 全同态加密 多密钥 误差学习问题 云计算 密文扩展
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BFV-MKFHE:基于BFV的多密钥全同态加密方案设计 被引量:1
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作者 杨亚涛 赵东仓 +1 位作者 李兆夫 刘亚奇 《密码学报》 CSCD 2023年第6期1151-1164,共14页
传统的全同态加密方案仅支持对单一密钥加密的数据计算,无法适应多用户场景下的应用需求,多密钥全同态加密可以对不同密钥(用户)下的密文进行运算,最终密文由所有相关用户联合解密.目前在多密钥全同态加密领域针对BFV加密系统的研究较少... 传统的全同态加密方案仅支持对单一密钥加密的数据计算,无法适应多用户场景下的应用需求,多密钥全同态加密可以对不同密钥(用户)下的密文进行运算,最终密文由所有相关用户联合解密.目前在多密钥全同态加密领域针对BFV加密系统的研究较少,为了将BFV同态加密体制拓展到多密钥应用领域,本文设计了一种基于BFV的多密钥全同态加密方案BFV-MKFHE.本方案以CZW17中基于BGV的MKFHE方案为基础,首先将BGV加密系统的结构修改为BFV的结构,减去了每一层的模数转换环节,简化了算法运算过程;其次在重线性化过程中,构造用户私钥的组合密文来生成计算密钥,并利用模数提高技术来优化重线性化过程,降低了同态运算过程中产生的噪声,提高了计算密钥生成效率;最后通过修改加密过程的取整方式,减少了计算冗余.本方案中完成一次同态乘法解密时产生的噪声值减小为CDKS19方案的1/p,生成计算密钥的密文尺寸与CDKS19方案相同,较CZW17方案和LZY+19方案约减小1/4,且无需对用户私钥的密文进行扩展,运算效率更高. 展开更多
关键词 全同态加密 多密钥 BFV 密文扩展 重线性化
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FHE-CF:基于密文展缩的全同态密码体制设计
13
作者 张爽 杨亚涛 李子臣 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2015年第2期498-502,共5页
为了解决云环境下密文处理的问题,构造了一个基于LWE问题的全同态加密体制FHE-CF。该体制没有采用传统的基于LWE问题的全同态密码体制设计中的重线性化技术,而是利用一种新的密文展缩技术来实现噪声的有效控制。在不引入新的未经论证的... 为了解决云环境下密文处理的问题,构造了一个基于LWE问题的全同态加密体制FHE-CF。该体制没有采用传统的基于LWE问题的全同态密码体制设计中的重线性化技术,而是利用一种新的密文展缩技术来实现噪声的有效控制。在不引入新的未经论证的安全假设的前提下,可以获得KDM安全的自举加密体制,其安全性有了突破性提高。由于其KDM安全性,可以构造循环的密钥链,实现从分层全同态到全同态的过渡。还证明了所构造的全同态密码体制是RO模型下IND-CPA安全的。除了安全性上的优势外,该密码体制效率与当前最好的全同态密码体制相当。 展开更多
关键词 错误学习 密文展缩 全同态 线性同态
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基于cuFHE的同态比较运算器
14
作者 刘文超 潘峰 +2 位作者 杨晓元 周潭平 涂广升 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期143-146,152,共5页
为在密态计算中实现高效的比较操作,设计一种支持并行加速的多比特同态比较运算器。基于cuFHE软件库构造单比特同态数值比较器,在并行运算模式下调用该同态数值比较器,通过GPU硬件实现可比较任意比特明文的多比特同态比较运算器。利用cu... 为在密态计算中实现高效的比较操作,设计一种支持并行加速的多比特同态比较运算器。基于cuFHE软件库构造单比特同态数值比较器,在并行运算模式下调用该同态数值比较器,通过GPU硬件实现可比较任意比特明文的多比特同态比较运算器。利用cuFHE同态算法库编写同态比较运算函数并进行测试,结果表明,该比较运算器效率较高,对 100 bit 的明文进行一次比较运算仅需0.91 s。 展开更多
关键词 密态计算 全同态加密 并行加速 cufhe软件库 同态比较运算器
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全同态加密研究进展 被引量:3
15
作者 白利芳 祝跃飞 +2 位作者 李勇军 王帅 杨晓琪 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期3069-3087,共19页
随着数字化进程的加速推进,数据安全和隐私保护问题备受关注.数据加密一直是解决该问题的重要手段,但加密存储和传输较为常见,一旦涉及计算往往需要先解密,以明文形式计算后再加密.全同态加密(fully homomorphic encryption,FHE)将加密... 随着数字化进程的加速推进,数据安全和隐私保护问题备受关注.数据加密一直是解决该问题的重要手段,但加密存储和传输较为常见,一旦涉及计算往往需要先解密,以明文形式计算后再加密.全同态加密(fully homomorphic encryption,FHE)将加密延展到计算层面,无需解密即可以完成密文的处理任务,有保护数据安全和用户隐私的天然特性.首个FHE方案于2009年由Gentry提出,自此FHE方案一直备受业界和学界的关注.从FHE方案的构造思想、不同研究阶段及面临的问题等方面梳理分析了FHE 10余年的研究进展,从算法库实践、标准化进展以及典型应用场景等方面介绍了FHE的应用进展,并提出未来研究的方向建议. 展开更多
关键词 全同态加密 LWE问题 自举 同态解密 算法库
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基于余数系统的小间隔插值拟合自举方法
16
作者 李慧贤 王富磊 +2 位作者 沈春 刘诗源 庞辽军 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期969-978,共10页
针对近似同态加密方案自举耗时过大的问题提出了一种基于余数系统的小区间插值拟合自举方法。通过在多个小区间内对模函数进行插值拟合避免因拟合多项式次数过高产生自举时间过长或计算精度降低的问题,并通过结合余数系统提高计算过程... 针对近似同态加密方案自举耗时过大的问题提出了一种基于余数系统的小区间插值拟合自举方法。通过在多个小区间内对模函数进行插值拟合避免因拟合多项式次数过高产生自举时间过长或计算精度降低的问题,并通过结合余数系统提高计算过程中模乘运算的模逆运算效率。选用拉格朗日插值多项式对小区间内的正弦函数进行插值拟合。通过多个低次多项式复合计算实现比较函数,并提出了一种区间判断算法来识别密文所在区间。最终在24比特精度下,同态计算过程中模运算耗时下降到HEAAN库的8%,在计算槽的数量为65536时,平均每槽的模运算时间为0.028 ms。 展开更多
关键词 全同态加密 近似计算 自举 余数系统 插值拟合 拉格朗日插值
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新形态对称密码算法研究
17
作者 吴文玲 王博琳 《密码学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第1期128-144,共17页
安全多方计算、全同态加密和零知识证明是解决数据安全问题的重要密码技术,其快速发展和应用需求驱动,引发了新形态对称密码的设计与安全性分析.本文系统介绍适宜安全多方计算、全同态加密和零知识证明的新形态对称密码算法.首先梳理新... 安全多方计算、全同态加密和零知识证明是解决数据安全问题的重要密码技术,其快速发展和应用需求驱动,引发了新形态对称密码的设计与安全性分析.本文系统介绍适宜安全多方计算、全同态加密和零知识证明的新形态对称密码算法.首先梳理新形态对称密码算法的应用需求和设计目标;然后归类介绍新形态对称密码算法的设计理念和最新的安全性评估结果;最后总结探讨新形态对称密码算法的设计特点以及面临的问题. 展开更多
关键词 分组密码 流密码 杂凑函数 安全多方计算 全同态加密 零知识证明
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全同态加密软硬件加速研究进展 被引量:3
18
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 全同态加密 同态算法 密码硬件加速
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全同态加密技术的研究现状及发展路线综述 被引量:6
19
作者 戴怡然 张江 +1 位作者 向斌武 邓燚 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1774-1789,共16页
随着物联网、云计算、人工智能的应用与普及,数据安全与隐私保护成为人们关注的焦点。全同态加密,作为隐私安全问题的有效解决办法,允许对加密数据执行任意同态计算,是一种强大的加密工具,具有广泛的潜在应用。该文总结了自2009年以来... 随着物联网、云计算、人工智能的应用与普及,数据安全与隐私保护成为人们关注的焦点。全同态加密,作为隐私安全问题的有效解决办法,允许对加密数据执行任意同态计算,是一种强大的加密工具,具有广泛的潜在应用。该文总结了自2009年以来提出全同态加密方案,并根据方案的核心技术划分成4条技术路线,分析讨论了各类方案的关键构造,算法优化进程和未来发展方向。首先,全面介绍了全同态加密相关的数学原理,涵盖了全同态加密方案的基础假设和安全特性。随后,按照4条全同态加密方案的技术路线,归纳了加密方案的结构通式,总结了自举算法的核心步骤,讨论了最新研究进展,并在此基础上综合分析比较了各类方案的存储效率及运算速度。最后,展示了同态算法库对每条技术路线下加密方案的应用实现情况,分析了在当前时代背景下全同态加密方案的机遇与挑战,并对未来的研究前景做出了展望。 展开更多
关键词 全同态加密 自举 BGV GSW CKKS
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基于错误学习的全同态加密技术研究现状与挑战 被引量:1
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作者 温金明 刘庆 +1 位作者 陈洁 吴永东 《信息网络安全》 CSCD 北大核心 2024年第9期1328-1351,共24页
全同态加密方案是一种具备数据机密性和安全性的加密方案,同时还能够对密文进行计算操作。在云计算时代,全同态加密方案能够满足私有信息检索、多方安全计算等多种应用需求。错误学习与全同态加密的结合,迅速推动了全同态加密方案的发展... 全同态加密方案是一种具备数据机密性和安全性的加密方案,同时还能够对密文进行计算操作。在云计算时代,全同态加密方案能够满足私有信息检索、多方安全计算等多种应用需求。错误学习与全同态加密的结合,迅速推动了全同态加密方案的发展,并引出了多种技术工具,如密钥交换和模交换等具有理论和实际应用意义的技术。自从2011年基于LWE的全同态加密方案被提出以来,基于LWE类型的方案已成为全同态加密方案的主流方法,并逐步从理论走向实际应用。文章首先介绍全同态加密的基础知识和应用,并对构造方案的数学理论进行详细分析;然后系统梳理了每一代同态加密方案,并给出了每一代方案的典型构造方式;最后探讨了当前基于LWE的全同态加密方案存在的问题以及未来的发展趋势,为后续研究者提供一些参考。 展开更多
关键词 全同态加密 错误学习 隐私保护
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