基于不经意传输的加密数据检测算法

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随着互联网技术的不断深入发展,网络中传输的数据在数量和种类上都呈现快速上升的趋势。对网络中的数据进行监控和审查,以提升网络服务质量、加强监管、保障网络安全变得尤为重要。传统的基于中间人的加密数据检测算法使用接收数据包、解密数据、检测数据、再加密数据的方式实现。这种检测方式不仅会造成隐私泄露,而且解密数据包的行为违背了加密传输协议的设计初衷。因此,如何设计一种能够实现在保护通信双方隐私的前提下实现数据包检测的算法成为值得研究的问题。BlindBox算法可以在保护加密数据隐私的同时实现了对加密数据的深度检测。然而BlindBox由于使用混淆电路作为多方安全计算的工具,面临着巨大的通信流量开销,这对于拥挤的网络来说是一种不能承受的开销。另一项名为PrivDPI的工作通过引入可重用的检测规则极大的减少了带宽开销,但是却增加了计算开销,PrivDPI的计算开销是BlindBox的6倍。BlindBox和PrivDPI两种方案都将原始数据以滑动窗口的方式切分为token序列,加密后直接发送给网络中的检测者,这个过程会造成token相对位置的泄露。针对以上问题,本文提出了一种保护用户隐私的加密数据检测算法OTEPI。本文提的OTEPI算法在不增加计算开销的前提下,尽可能的减小通信带宽开销。为了减少计算检测规则的带宽消耗,方案使用不经意传输作为多方安全计算工具。为了保护数据的隐私,方案使用hash算法和异或操作对token序列进行加密,并使用shuffle算法进一步混淆加密token的相对位置,防御了半诚实的服务器。本文引入了自然语言处理技术作为切分token的新方式,对待检测的数据进行预处理,减少了加密过程需要处理的token数量。本文还基于OTEPI算法设计了支持完整检测数据的OPTEI_Full,可以在检测到可疑数据时解密数据,实现对可疑脚本的检测。本文对方案进行了理论分析,还使用多组对比实验对算法进行性能评估。使用在线公开数据集和本地生成的随机数据,与已有的BlindBox算法和PrivDPI算法进行对比。以计算消耗时间为指标,本文提出的OTEPI算法处理加密数据的性能是BlindBox算法的1.7倍是PrivDPI算法的7.2倍;对于重复出现的网页数据,OTEPI算法处理加密数据的性能是BlindBox算法的3.2倍是PrivDPI算法的3.5倍。以通信产生流量为指标,OTEPI算法的带宽开销介于BlindBox算法和PrivDPI算法之间。
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