基于云外包的秘密共享方案研究

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秘密共享是密码学中一个重要的组成部分,被广泛的应用在各个领域中。弹性秘密共享是秘密共享的扩展,可直接用于安全存储和无条件安全消息传输。如果有n个参与方将他们的份额集中在一起,即使其中有t个参与方上交的是不正确的份额,弹性秘密共享仍然可以重构出原始的消息。然而在传统的弹性秘密共享方案中需要参与方之间频繁的交互,造成方案的通信复杂度较高,且重构过程中需要大量复杂操作的问题,给计算能力不足的参与方带来了很大的困难。此外,在秘密共享方案中,存在不诚实的参与方通过提交错误的秘密子份额欺骗诚实参与方,最终获得秘密的问题。针对上述问题,本文基于云外包提出两种秘密共享方案。(1)针对现存的弹性秘密共享方案中参与方交互导致算法效率低下,不适合计算能力薄弱的参与方等问题,提出一种基于声誉系统的云外包弹性秘密共享方案。方案在秘密子份额重构阶段,将验证和重构步骤中困难的数据计算操作外包给云服务器,参与方只需要执行一些简单的验证计算操作。方案中通过同态加密算法对秘密子份额进行加密,云服务器不会取得原始秘密的相关信息。即使有不诚实的参与方向云服务器发送了错误的子份额,通过所罗门纠错码也能重构出原始的秘密。假设客户和云服务器都有各自的声誉值,通过声誉系统,协议运行期间声誉值会根据他们的行为进行调整,并受到相应的奖励或惩罚。(2)针对秘密共享方案中不诚实参与方存在欺骗行为的问题,提出了一种云外包作弊检测的秘密共享方案。方案中使用秘密份额动态管理来保证数据的长期可用性和机密性;通过验证算法检验秘密子份额的正确性,如果检测出作弊行为,则服务器终止协议,任何人都得不到秘密的相关信息;如果没有检测出作弊行为,则服务器会重构出秘密,并发送给各个参与方,该方案能够以高效率检测参与者的作弊行为。最后,分别对以上两个方案进行安全证明和分析,给出了形式化的描述,安全证明和性能分析表明设计的两个方案是有效和安全的,并对方案进行仿真实验,实验结果表明所设计的方案具有较高的运行效率。
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