安全多方计算协议的研究与应用

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:niechunming521
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安全多方计算(SecureMultipartyComputation)在密码学中拥有相当重要的地位,它是电子选举、门限签名以及电子拍卖等诸多应用得以实施的密码学基础.安全多方计算协议牵涉到众多的底层密码协议,目前提出的方案使用到了秘密共享、公钥和私钥加密、同态加密以及不经意传输等诸多常用的安全协议和算法.可以说,安全多方计算领域的研究是一个相当复杂的工作.尽管研究费时,由于安全多方计算理论对于网络协议的安全具有重要的指导作用,仍然有很多研究人员投入到这个领域来,并且已经取得了丰硕的成果.我们相信,目前的安全计算领域的研究和10多年前的公钥密码学的研究类似.也就是说,它已经拥有了丰富的理论,正在成为密码学领域一个极度强有力的工具,虽然它在现实生活中的应用还只是刚刚开始.但将来它必将成为我们信息安全体系的一个必不可少的部分. 80年代,安全多方计算领域的研究主要关注于如何获得一般化的可计算任意函数的协议,以及针对不同类型的攻击者和网络条件来分析协议的安全性能.而目前的主题则是如何针对一些特殊问题获得高效的无交互式的协议,这些重点问题包括安全多方计算在门限密码学、数据库的安全访问和统计分析、科学计算以及AdHoc网络中的应用等.目前,一些新的方向而正在逐渐获得越来越多的关注,如参与者对自身行为的可否认性、参与者的匿名性问题和全局可组合安全性的证明等. 论文的工作大体上分为两个部分:通用型安全多方计算协议的研究和针对特殊问题的安全多方计算协议研究。首先,本文对安全多方计算领域的通用型协议进行了扩充。本文在通用性安全多方计算协议上的创新主要集中在两个方面:1.实数域上的安全多方计算协议;2.乘法高效的安全多方计算协议。我们提出的实数域上的安全多方计算协议使得安全多方科学计算能够应用于更广泛的领域。随后,针对已有安全多方计算中乘法协议效率较低的现状,本文给出了一个乘法高效的安全多方计算协议。随后,本文提出了安全多方计算领域的一个新的研究领域一安全多方方程求解协议问题,并且给出了能够被安全求解的方程类型和方程信息分享方式.在研究了通用型安全多方计算协议之后,本文利用通用型协议的研究成果对几个具体领域进行了研究。这几个具体领域为安全多方方程求解协议、门限密码协议以及自安全的AdHoc网络。 综上所述,本文的主要创新点可以概括为:●论文首先研究了实数域上的安全多方计算协议,针对实数域的特点给出了对应的加减乘除云算协议。另外,针对目前安全多方计算协议执行乘法时效率较低的问题,我们提出了一个有限域中乘法效率较高的安全多方计算协议。 ●研究了安全多方计算协议的一个新应用领域一安全多方方程求解问题协议.通过利用之前提出的实数领域的安全多方计算协议,我们给出了实数域上求解方程的安全多方计算协议,从而扩展了安全多方计算的应用范畴. ●我们使用之前提出的乘法效率较高的安全多方计算协议研究了前向安全门限签名方案.通过乘法效率较高的安全多方计算协议的运用,方案获得了较高的通信效率和计算效率. ●研究了公开可验证的门限签密协议,并给出了一个高效率的解决方案.协议的设计中,我们注意到减少使用安全多方乘法计算对效率有着较大的提高.因而在本文提出的协议中,大部分执行过程都仅仅使用了安全多方加法操作. ●研究了安全多方计算在自安全的无线AdHoc网络中的应用.文章分析了常用的子秘密更新协议在AdHoc网络中存在的问题,并针对AdHoc网络规模动态变化的问题提出了动态主动安全的子秘密更新协议.
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