高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于整数的多对一全同态加密方案

王彩芬 成玉丹 刘超 赵冰 许钦百

王彩芬, 成玉丹, 刘超, 赵冰, 许钦百. 基于整数的多对一全同态加密方案[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(9): 2119-2126. doi: 10.11999/JEIT171194
引用本文: 王彩芬, 成玉丹, 刘超, 赵冰, 许钦百. 基于整数的多对一全同态加密方案[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(9): 2119-2126. doi: 10.11999/JEIT171194
Caifen WANG, Yudan CHENG, Chao LIU, Bing ZHAO, Qinbai XU. Multiple to One Fully Homomorphic Encryption Scheme over the Integers[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(9): 2119-2126. doi: 10.11999/JEIT171194
Citation: Caifen WANG, Yudan CHENG, Chao LIU, Bing ZHAO, Qinbai XU. Multiple to One Fully Homomorphic Encryption Scheme over the Integers[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(9): 2119-2126. doi: 10.11999/JEIT171194

基于整数的多对一全同态加密方案

doi: 10.11999/JEIT171194
基金项目: 国家自然科学基金(61202395, 61562077, 61662069, 61662071);甘肃省自然科学基金(145RJDA325)
详细信息
    作者简介:

    王彩芬:女,1963 年生,教授,博士生导师,研究方向为密码学与信息安全

    成玉丹:女,1992 年生,硕士生,研究方向为密码学与信息安全

    刘超:男,1989 年生,硕士生,研究方向为密码学与信息安全

    赵冰:男,1994 年生,硕士生,研究方向为密码学与信息安全

    许钦百:男,1992 年生,硕士生,研究方向为密码学与信息安全

    通讯作者:

    王彩芬  wangcf@nwnu.edu.cn

  • 中图分类号: TP309

Multiple to One Fully Homomorphic Encryption Scheme over the Integers

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61202395, 61562077, 61662069, 61662071); The Natural Science Foundation of Gansu Province (145RJDA325)
  • 摘要: 全同态加密是在不解密密文的情况下直接对密文进行操作。现有的基于整数的全同态加密方案是针对两个参与者“一方加密,一方解密”(一对一)设计的,计算效率普遍低,明文空间小,不能应用于大数据、云计算等环境。为此,该文提出一种“多方加密,一方解密”(多对一)的全同态加密方案,该方案在保证安全性的基础上简化密钥生成过程,并在全同态运算过程中给出能够正确解密的加密方个数的具体范围。同时,在随机预言机模型下,基于近似最大公因子问题证明了方案的安全性。数值结果表明,该方案与已有方案相比不仅扩展了数据传输量,而且提高了效率。模拟实验表明,该方案在整数范围内具有可行性,满足用户对系统响应的需求,最后将明文空间扩展为3 bit,并与1 bit的方案做出了实验上的对比分析。
  • 图  1  私钥长度与私钥产生时间的关系

    图  2  私钥长度与公钥产生时间的关系

    图  3  私钥长度与加密时间的关系

    图  4  私钥长度与解密时间的关系

    图  5  私钥长度与加密时间的关系

    图  6  私钥长度与解密时间的关系

    表  1  方案的安全性、效率和加\解密的参与者比较

    方案名称 文献[3] 文献[13] 本文方案
    安全级别 IND-CPA IND-CPA IND-CPA
    连续性
    困难问题 近似最大公因子问题 近似最大公因子问题 近似最大公因子问题
    公钥尺寸 $\widetilde O\left( {{\lambda ^{10}}} \right)$ $\widetilde O\left( {{\lambda ^7}} \right)$ $\widetilde O\left( {{\lambda ^{10}}} \right)$
    私钥尺寸 $\widetilde O\left( {{\lambda ^2}} \right)$ $\widetilde O\left( {{\lambda ^2}} \right)$ $\widetilde O\left( {{\lambda ^2}} \right)$
    单次传输数据量 1 bit 3 bit $l$ bit
    加/解密的参与者 一对一 一对一 多对一
    下载: 导出CSV

    表  2  实验环境配置

    计算机型号 操作系统 处理器 内存 开发环境 运算库 数据处理
    HP Compad 8280 Elite Windows 7(32位) Inter Core i5~2400M (3.10 GHz) 4 GB Visual C++ 6.0 PBC-0.4.7-VC MATLAB 2010
    下载: 导出CSV
  • RIVEST R. A method for obtaining digital signatures and public-key cryptosystems[J]. Communications of the ACM, 1978, 21(2): 120–126 doi: 10.1145/357980.358017
    GENTRY C. Fully homomorphic encryption using ideal lattices[C]. ACM Symposium on Theory of Computing, Bethesda, USA, 2009: 169–178.
    DIJK M, GENTRY C, HALEVI S, et al. Fully homomorphic encryption over the integers[C]. International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques, Berlin, Heidelberg, 2010: 24–43.
    STEHLE D and STEINFELD R. Faster fully homomorphic encryption[C]. Advances in Cryptology-ASIACRYPT 2010, International Conference on the Theory and Application of Cryptology and Information Security, Singapore, 2010: 377–394.
    GENTRY C and HALEVI S. Implementing Gentry’s fully-homomorphic encryption scheme[C]. Advances in Cryptology-EUROCRYPT 2011, International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques, Tallinn, Estonia, 2011: 129–148.
    SMART N and VERCAUTEREN F. Fully homomorphic encryption with relatively small Key and ciphertext sizes[C]. International Conference on Practice and Theory in Public Key Cryptography, Paris, France, 2010: 420–443.
    CHENAL M and TAHG Q. On key recovery attacks against existing somewhat homomorphic encryption schemes[J]. Lecture Notes in Computer Science, 2014, 8895: 239–258 doi: 10.1007/978-3-319-16295-9_13
    TANG Dianhua and ZHU Shixiong. Faster fully homomorphic encryption scheme over integer[J]. Computer Engineering&Applications, 2012, 48(28): 117–122 doi: 10.3778/j.issn.1002-8331.2012.28.023
    GU Chunsheng, JING Zhengjun, YU Zhimin et al. Breaking faster fully homomorphic encryption scheme over integer[J]. Computer Engineering&Applications, 2013, 49(21): 101–105 doi: 10.3778/j.issn.1002-8331.1201-0401
    光焱, 顾纯祥, 祝跃飞, 等. 一种基于LWE问题的无证书全同态加密体制[J]. 电子与信息学报, 2013, 35(4): 988–993 doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01102

    GUANG Yan, GU Chunxiang, ZHU Yuefei, et al. Certificateless fully homomorphic encryption based on LWE problem[J]. Journal of Electronics&Information Technology, 2013, 35(4): 988–993 doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01102
    古春生. 近似理想格上的全同态加密方案[J]. 软件学报, 2015, 26(10): 2696–2719 doi: 10.13328/j.cnki.jos.004808

    Gu Chunsheng. Fully homomorphic encryption from approximate ideal lattices[J]. Journal of Software, 2015, 26(10): 2696–2719 doi: 10.13328/j.cnki.jos.004808
    熊婉君, 韦永壮, 王会勇. 一个基于整数的全同态加密改进方案[J]. 密码学报, 2016, 3(1): 67–78 doi: 10.13868/j.cnki.jcr.000110

    XIONG Wanjun, WEI Yongzhuang, and WANG Huiyong. An improved fully homomorphic encryption scheme over the integers[J]. Journal of Cryptologic Research, 2016, 3(1): 67–78 doi: 10.13868/j.cnki.jcr.000110
    HU Renyuan, ZHANG Longjun, and QIN Yongzhen. Improved fully homomorphic encryption algorithm for cloud storage[C]. International Conference on Communications, Information Management and Network Security, Shanghai, China, 2016: 349–352.
    夏超.同态加密技术及其应用研究[D]. [硕士论文], 安徽大学, 2013.

    XIA Chao. Research of homomorphic encryption technolosgy and application[D]. [Master dissertation], Anhui University, 2013.
  • 加载中
图(6) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  2494
  • HTML全文浏览量:  1006
  • PDF下载量:  72
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-19
  • 修回日期:  2018-05-02
  • 网络出版日期:  2018-07-12
  • 刊出日期:  2018-09-01

目录

    /

    返回文章
    返回