高效的非交互式逻辑回归隐私保护研究
这是一篇关于隐私保护,逻辑回归,非交互,秘密共享,内积函数加密的论文, 主要内容为逻辑回归是一种典型的机器学习算法,在金融预测、医疗预诊、推荐系统等方面得到广泛应用。构建可靠的逻辑回归模型依赖于大规模的数据样本,然而,现实中数据通常分散存储并且涉及参与方的敏感信息,直接上传至云服务器的集中式框架会导致严重的隐私泄露,因而逻辑回归模型的安全构建受到研究者密切关注。尽管隐私保护逻辑回归已有许多研究进展,但仍存在一些不足之处:1)要求用户与服务器多轮交互的训练模式引入了高昂的计算成本和通信负担;2)针对水平分区的方案大都难以扩展到垂直分区,并且要求各参与方之间的高频次通信;3)基于双服务器架构的非交互方案,需要服务器之间多轮交互,系统的可靠性过多地依赖于网络配置。为了应对上述挑战,本文的目标是构建面向垂直分区数据的非交互式隐私保护逻辑回归方案。在此基础上,设计并实现了基于逻辑回归的隐私保护在线医疗预诊系统。主要工作和贡献如下:1.为了避免用户与云服务器之间的多轮交互,首先提出一种面向水平分区的非交互式隐私保护逻辑回归模型(简称SLRT)。结合损失函数的近似替换策略构建新的梯度计算形式,实现样本数据和模型参数在数学表达式上的分离结构,保证用户按分离形式预处理本地数据,并以秘密共享的方式上传至云服务器后即可离线。同时,提供了协议的安全性分析和数值实验,保证用户隐私和模型的高精度,与非交互式方案VANE相比效率上至少提高102倍。2.扩展了面向水平分区的SLRT模型,提出一种针对垂直分区数据集的隐私保护逻辑回归模型(简称VPPLR)。通过解耦用户数据和模型参数之间的混合计算,达到本地与云计算任务分离的目的。预处理阶段对样本向量填充以生成局部数据矩阵,并在训练阶段引入向量化方法,保证全局参数更新在明文域下完成,从而在效率上优于基于同态加密的交互式方法。安全性分析证明方案可以同时保护数据和模型隐私,数值实验表明方案具有高效性和高精度。3.为解决传统基于双服务器架构的非交互式方案,要求云服务器之间多轮通信的问题,在面向垂直分区的VPPLR模型基础上,设计了基于函数加密的非交互式逻辑回归模型(简称PPNLR)。通过定义“样本-特征维度加密”策略保护私有数据,基于盲化和函数加密保证模型训练在单台服务器端完成,无需与其他参与方交互。在应用上,基于PPNLR设计并实现了隐私保护在线医疗预诊系统,证明其在现实部署中的实用性。
基于区块链的食用菌供应链溯源系统设计与实现
这是一篇关于区块链,食用菌,溯源,秘密共享,国密算法的论文, 主要内容为在经济快速增长,人民生活水平不断提升的今天,我国居民对食品的消费观念有所转变。食用菌是吉林省农产品的重要组成部分,含有丰富的营养价值。但是近些年因食品质量不过关引发食品中毒的案例频发,出现这种现象有诸多原因。整个食用菌的供应链参与者众多且复杂,监管难度大,责任难以界定。更重要的是,现有食用菌供应链溯源方法采用中心化存储方式,因此供应链数据很容易被参与企业私自篡改,各企业之间相互隔离且缺乏信任。区块链技术具有去中心化、分布式存储的特点,现广泛应用于食品溯源。但在实际应用过程中仍存在一些弊端,比如数据全部上链造成企业信息完全公开、链上存储压力过大导致用户查询数据缓慢等问题。因此,本文从实际问题出发,将密码学技术与区块链结合,构建基于区块链的食用菌供应链溯源方案,主要研究内容如下:首先,对食用菌供应链业务流程和传统溯源存在问题进行分析,构建基于区块链的食用菌供应链溯源方案,并对底层网络进行设计与部署。引入链码和星际文件系统,实现各企业之间按照约定的规则自动执行验证步骤上传数据,将原有数据加密后上传到星际文件系统,减缓区块链上的存储压力,提高查询效率。其次,利用国密算法和秘密共享构建供应链数据保护模型。对于企业,上传数据到区块链之前,采用分组加密算法和椭圆曲线加密算法相结合的方式加密,保护各企业之间数据隐私;对于消费者,监管部门采用椭圆曲线加密算法与可验证秘密共享方案相结合,将加密信息的密钥分割处理后分发给企业,仅消费者有权限将密钥组合完整,查询供应链数据。通过实验进行性能分析,结果说明该方案中数据加密安全性和效率都能够满足食用菌溯源实际的需求。最后,将上述溯源方案应用到实际溯源过程,根据实际需求设计并开发出基于区块链的食用菌供应链溯源平台。该平台的功能可以满足数据去中心化管理,不同企业之间访问数据可以由数据上传企业自由分配权限进行访问,监管部门可以对企业上传数据进行监管,确保数据在供应链流通不被企业私自篡改、提高消费者查询供应链数据的真实性。
基于安全多方计算的电子拍卖系统设计与研究
这是一篇关于安全多方计算,ElGamal加密算法,数字签名技术,秘密共享的论文, 主要内容为随着互联网的迅速发展,电子拍卖也迎来了大发展,但与此同时也带来了数据安全性、公平性等问题,因此,基于安全多方计算的电子拍卖研究是十分有必要的。本文主要研究了安全多方计算下的电子拍卖系统的设计与实现,目标是使用户在不暴露自己真实出价的情况下,得出获胜者和成交价格。通过对现有安全电子拍卖的研究,再根据自己对安全电子拍卖的理解得出本文中的电子拍卖方案,即一轮、最高价成交、密封式的安全电子拍卖方案。本文中的电子拍卖方案在设计过程中基本满足安全电子拍卖的要求,即成交价的正确性、出价保密性、用户匿名性、出价不可否认性、成交价格可验证性等。本文系统中的数据交换是在安全的信道中进行的,所有竞拍参与者模型都是半诚实模型。本文主要工作如下:1.非对称加密算法的同态性是实现安全多方计算的理论基础,在此基础下,本文作者将用户竞拍价格设计成向量表示,对出价向量进行加密。解密时利用ElGamal加密算法的乘法同态性,从而可以在不暴露所有用户出价的情况下,得出成交价格和竞拍成功人。2.在系统中使用了 ElGamal数字签名算法,使得用户可以对其出价进行签名,防止竞拍参与者抵赖,从而解决了出价不可否认性和成交价格可验证的要求。3.分析研究了 Shamir秘密共享方案,将系统加密私钥拆分后保存至所有竞拍参与者手中,从而使得所有竞拍参与者处于公平的地位。4.采用JavaEE的SSM框架进行安全电子拍卖系统的设计与实现,并进行了系统代码安全性测试。
基于身份的多智能终端协同签名技术及应用
这是一篇关于数字签名,协同签名,国密SM9算法,秘密共享,聚合签名的论文, 主要内容为随着信息技术的快速发展,无纸化办公已经应用到多个行业领域,但是文件在传输过程中可能存在数据篡改、数据泄露等安全问题,而数字签名能保证数据以不可篡改和不可否认的方式传输,然而传统数字签名在多人对同一文件签名的场景下存在存储开销过高、不易管理、验签效率低下等问题。针对上述问题,设计协同签名方案是非常有必要的。同时由于公钥密码体制证书管理复杂,所以本系统采用的是基于身份的密码体制。另外为了提高系统安全性,本系统提供了对登录、注册和签名文件传输的安全保护。最后本文基于秘密共享、多重签名、聚合签名、身份密码等方法,采用SSM框架、Android等技术实现基于身份的多智能终端协同签名APP,具体研究工作如下:(1)设计并实现一种多方共享协同签名方案。该方案以手机IMEI号为身份ID实现了密钥生成算法,以此设计了一种基于身份的签名方案。进一步以SM9签名方案中的签名密钥作为秘密共享的秘密,基于秘密共享方案和聚合签名方案实现了一个协同签名方案。该方案以SM9签名密钥作为秘密共享的秘密,减少签名认证次数,提高验签效率,同时减少签名数量,节约存储开销。(2)设计并实现一种多方聚合的协同签名方案。该方案以手机号为身份,以基于身份聚合签名和多重签名为基础,实现了一个多方协同签名方案。该方案采用手机号作为身份参数参与到聚合签名和多重签名的密钥计算和签名验证过程中。其优势在于在验签时需先验证个人签名然后验证聚合后的签名,这样双重验证使得系统更加安全。(3)设计并实现基于身份的透明加密方案及其相关应用功能模块。主要包括:面向短信验证码的基于SM9的透明加密方案,用于保护用户在快速登录中短信验证码的安全;面向邮件验证码的基于SM9的透明加密方案,用于保护用户在注册邮箱时邮件验证码安全;面向文档的基于SM9的透明加密传输方案,用于保护用户在已签名文件传输过程中的保密性;基于SM9的可验证登录方案,解决了基于身份的用户登录安全问题。(4)实现基于身份的多智能终端协同签名APP。基于上述所研究的方案、算法和技术,按照软件设计开发流程,设计并实现了一个基于身份的多智能终端协同签名APP。通过对系统的测试分析,结果表明该系统能够较好的解决智能终端加密和认证的需求。
基于安全多方计算的电子拍卖系统设计与研究
这是一篇关于安全多方计算,ElGamal加密算法,数字签名技术,秘密共享的论文, 主要内容为随着互联网的迅速发展,电子拍卖也迎来了大发展,但与此同时也带来了数据安全性、公平性等问题,因此,基于安全多方计算的电子拍卖研究是十分有必要的。本文主要研究了安全多方计算下的电子拍卖系统的设计与实现,目标是使用户在不暴露自己真实出价的情况下,得出获胜者和成交价格。通过对现有安全电子拍卖的研究,再根据自己对安全电子拍卖的理解得出本文中的电子拍卖方案,即一轮、最高价成交、密封式的安全电子拍卖方案。本文中的电子拍卖方案在设计过程中基本满足安全电子拍卖的要求,即成交价的正确性、出价保密性、用户匿名性、出价不可否认性、成交价格可验证性等。本文系统中的数据交换是在安全的信道中进行的,所有竞拍参与者模型都是半诚实模型。本文主要工作如下:1.非对称加密算法的同态性是实现安全多方计算的理论基础,在此基础下,本文作者将用户竞拍价格设计成向量表示,对出价向量进行加密。解密时利用ElGamal加密算法的乘法同态性,从而可以在不暴露所有用户出价的情况下,得出成交价格和竞拍成功人。2.在系统中使用了 ElGamal数字签名算法,使得用户可以对其出价进行签名,防止竞拍参与者抵赖,从而解决了出价不可否认性和成交价格可验证的要求。3.分析研究了 Shamir秘密共享方案,将系统加密私钥拆分后保存至所有竞拍参与者手中,从而使得所有竞拍参与者处于公平的地位。4.采用JavaEE的SSM框架进行安全电子拍卖系统的设计与实现,并进行了系统代码安全性测试。
基于安全多方计算的电子拍卖系统设计与研究
这是一篇关于安全多方计算,ElGamal加密算法,数字签名技术,秘密共享的论文, 主要内容为随着互联网的迅速发展,电子拍卖也迎来了大发展,但与此同时也带来了数据安全性、公平性等问题,因此,基于安全多方计算的电子拍卖研究是十分有必要的。本文主要研究了安全多方计算下的电子拍卖系统的设计与实现,目标是使用户在不暴露自己真实出价的情况下,得出获胜者和成交价格。通过对现有安全电子拍卖的研究,再根据自己对安全电子拍卖的理解得出本文中的电子拍卖方案,即一轮、最高价成交、密封式的安全电子拍卖方案。本文中的电子拍卖方案在设计过程中基本满足安全电子拍卖的要求,即成交价的正确性、出价保密性、用户匿名性、出价不可否认性、成交价格可验证性等。本文系统中的数据交换是在安全的信道中进行的,所有竞拍参与者模型都是半诚实模型。本文主要工作如下:1.非对称加密算法的同态性是实现安全多方计算的理论基础,在此基础下,本文作者将用户竞拍价格设计成向量表示,对出价向量进行加密。解密时利用ElGamal加密算法的乘法同态性,从而可以在不暴露所有用户出价的情况下,得出成交价格和竞拍成功人。2.在系统中使用了 ElGamal数字签名算法,使得用户可以对其出价进行签名,防止竞拍参与者抵赖,从而解决了出价不可否认性和成交价格可验证的要求。3.分析研究了 Shamir秘密共享方案,将系统加密私钥拆分后保存至所有竞拍参与者手中,从而使得所有竞拍参与者处于公平的地位。4.采用JavaEE的SSM框架进行安全电子拍卖系统的设计与实现,并进行了系统代码安全性测试。
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