基于代换加密的隐私保护协同过滤推荐算法

推荐系统中的隐私保护问题是当前的一个研究热点.为了解决推荐系统服务器不可信问题,提出了一种基于代换加密的隐私保护协同过滤算法.用户在客户端采用自定义代换加密机制,对评分信息进行加密并提交给推荐服务器,服务器根据收集的评分密文信息进行协同过滤推荐.同时,设计了一种用户模式相似度计算方法,用于在隐私保护协同过滤中确定每个用户的近邻,确保该推荐算法在无法获取用户评分语义的情况下,对用户的评分密文进行预测.采用公开的Movie Lens数据集和Netflix数据集对该算法的性能进行评估.实验结果表明,该算法能够以较小的计算代价和通信代价来实现隐私保护和精确推荐.     

基于DCT排序特征加密的人脸图像安全检索系统

在云环境下的内容存储与检索系统中,服务端不再是完全可信.使用常规加密方法,无法针对多媒体密文数据提供快速有效的内容检索服务.针对此问题,结合JPEG编码特点本文提出并实现了一种基于Logistic混沌加密和基于DCT排序的隐私保护内容检索系统.该系统可以实现JPEG图像的视觉加密,同时并不影响用于检索的特征和效率,从而使得服务端可以对密图进行内容检索,并且算法能够忍受一定程度的噪声和压缩.其性能特点得到了实验验证.     

用户的行动轨迹还原与隐私风险度量

位置隐私保护是位置服务中的关键安全问题.当前的位置发布隐私保护方法忽略了位置点之间的时空关联特性对敏感轨迹信息泄露的重要影响.本文提出了一种基于敏感轨迹点还原的风险模型,利用真实的样本轨迹数据,构造基于马尔科夫链的轨迹隐私威胁模型,基于时空上下文信息计算敏感轨迹点被还原的条件概率,还原由删除或抑制而造成的不完整轨迹数据.基于真实的轨迹数据完成实验,验证了该算法在轨迹数据还原准确性方面达到了80%以上.同时,针对行动轨迹还原中存在的隐私泄露问题,提出一种轨迹数据隐私风险度量模型,通过计算敏感状态的先验概率和后验概率之间的差值来评价轨迹还原造成的隐私泄露程度,估计轨迹点的发布对敏感位置的安全性影响,减少隐私泄露的风险.实验验证了该隐私保护算法的有效性.     

8～10轮AES-128的biclique攻击

高级加密标准(AES)是信息安全中实现数据加密、认证和密钥管理的核心分组密码算法,其安全性分析是密码学的重要课题之一.本文利用AES独立的相关密钥差分,构造了3轮biclique;基于该biclique,使用重计算技术,针对8~10轮AES-128给出新攻击.研究结果表明,攻击8轮AES-128所需的数据复杂度为264选择密文,时间复杂度为2125.29次加密;攻击9轮AES-128所需的数据复杂度为264选择密文,时间复杂度为2125.80次加密;攻击10轮AES-128所需的数据复杂度为264选择密文,时间复杂度为2126.25次加密.与已有的同轮攻击结果相比,新分析所需要的时间复杂度或数据复杂度降低.     

基于多线性映射的可撤销属性基加密方案

针对现有的可撤销属性基加密方案密钥量过大且不稳定和效率不高的缺点,本文提出了一种新的基于多线性映射的撤销方案.该方案基于多线性映射问题,并将公钥广播加密与密文策略的属性基加密相结合,设计两层密文.效率分析表明,该方案达到了私钥和更新密钥的固定量级,提高了效率;在可选择的撤销列表模型下,基于3重多线性Diffie-Hellman Exponent((3,N)-MDHE)假设,证明了方案是选择明文攻击安全的.     

基于认证公钥的抗合谋攻击加密方案

针对Gentry基于认证的公钥加密方案不能抵抗拒绝服务攻击和合谋攻击的问题,改进并优化了基于认证公钥加密方案,给出了该方案的安全模型、具体算法和标准模型下安全分析.在该办案中,用户利用第三方对其公钥和/或身份的认证对自选公钥进行签名;在加密消息前加密者将验证接收方对自选公钥的签名;公钥发布者如果没有合法授权将不能给出正确的签名,在保留Gentry方案优势的条件下能拒绝服务攻击和抵抗合谋攻击.     

一个适用于云计算环境的高效属性加密方案

针对云计算环境下成员关系复杂多变的特点,本文在属性加密机制CP-ABE-DM的基础上,提出了一个安全的属性加密机制S-CP-ABE-DM,并在标准模型下给出了安全性证明.S-CP-ABE-DM继承了CP-ABE-DM的优点,支持动态成员管理和任意属性值,修补了CP-ABE-DM的安全漏洞,能够抵御本文构造的针对CP-ABEDM的攻击.实验结果显示与已有的属性加密方案相比,S-CP-ABE-DM更适合用于保护云计算环境下用户数据的安全性和隐私性.     

一种高效且可监管的隐私交易方案

隐私保护是区块链研究的热点问题,大量区块链项目的交易信息以明文的形式储存在链上,泄露了相关的交易信息,不能保障用户的隐私,也阻碍了区块链技术在金融等实际应用中的落地。因此如何有效地保护交易的隐私性引起了广泛研究。在分析Paillier算法解密原理的基础上,结合Paillier加密算法与ElGamal加密算法提出了同态加密算法PailGamal,该算法既支持密文直接解密,又支持监管方对所有密文进行监管。结合该PailGamal算法与范围证明方案Bulletproofs设计了一种可监管且高效的隐私交易方案。该交易方案使用PailGamal算法对交易金额进行加密,除了监管方和交易双方外,其他任何人无法知晓交易金额,而且利用范围证明技术在提供隐私保护的同时保证了数据的可用性和合法性;监管方既可以监管每一笔交易的金额,也可以监管一段时间的金额,既达到监管目的,又有效保护用户隐私。由于交易接收方可以直接解密任意交易金额,该方案从博弈论的角度将密文合法性检查放到链下进行,减少了交易的链上数据量。     

云防御系统中用户隐私保护机制

基于云模式,针对不同类型的文件采用了不同的隐私保护处理方法,对Office类型文件,分析了它的二进制格式,清除其中的机密数据,生成一个只保留宏相关信息的文件以用于云端扫描;对其他类型文件,用隐式数据分割机制将文件分片,加密部分分片文件并保存于分布式哈希表(distributed hash table,DHT)网络中,云端扫描完成后销毁分片文件数据.攻击者即使得到部分分片文件也无法恢复出原文件.系统测试结果表明,该方案有效降低用户隐私泄露的风险.     

一种随机化的网站指纹防御方法

Tor(the onion router)目前存在用户访问网站指纹信息泄露,真正问题不是它的惟一性,而是它的可链接性,即每次访问网站都能链接到同一个指纹.基于此发现,利用随机化策略,设计并实现了一种新颖的网站指纹防御方案:随机化隐私改变器。随机化隐私改变器以随机频率发送随机时间、随机长度数据包,同时随机请求一个虚假网站作为噪音流量,全方位对网站指纹信息进行了模糊.实验结果表明,网站指纹攻击的准确度在随机化隐私改变器防御下大大地降低了,极大地提高了Tor的安全性,而且它的防御效果比同类的Tamaraw好.     

面向网约车服务有效的隐私增强方案

针对网约车服务存在的安全与隐私泄露威胁问题,基于电子现金与Hash链,设计了面向网约车服务的隐私保护方案.该方案将第三方转账的支付模式转变为乘客支付电子现金,提出部分盲签名协议以增强乘客隐私并确保电子现金不可伪造,构建轻量级可信链,使电子现金可分、份额不可重用以提高方案的实用性.分析表明:该方案具有较少的通信开销,并提供增强的隐私保护,即使面对网约车平台和电子现金管理中心,乘客也是匿名,而且其身份与位置不可关联.     

具有消息链接的可转换的认证加密方案

当前多数认证加密方案存在以下问题:1)当签名者否认签名时,接收者不能向其它验证者证明签名者的诚实性;2)当消息很长时,通信代价和计算代价将会很大,为了解决这些问题,设计出一种可转换的消息链接认证加密新方案,与其它消息链接认证加密方案相比,该方案通信代价和计算复杂度都比较小,并且在该方案中,当签名者否认签名时,接收者在没有签名者合作的情况下,可单独将该认证加密签名转换为一段签名.     

两层无线传感器网络多维数据隐私保护范围查询协议

针对现有两层无线传感器网络隐私保护范围查询协议存在数据安全低、感知节点通信能耗较高,且较少针对多维数据的问题,提出了一种基于交叉0-1编码和质数融合的两层无线传感器网络隐私保护范围查询协议。在数据提交阶段,感知节点采集多维数据并根据属性维度分组,采用交叉0-1编码、质数融合等方法优化比较因子的计算方式,用AES算法构建加密约束链,提高数据安全性,降低计算和通信能耗。在查询处理阶段,Sink节点对查询范围值采用交叉0-1编码和质数融合操作产生比较因子,将查询单元格与比较因子作为查询指令送至存储节点;存储节点根据交叉0-1编码比较规则将采集数据与查询范围值的比较因子比较,完成多维数据范围查询,结果发送给Sink节点。在结果验证阶段,Sink节点根据多维加密约束链中的采集周期时间和特性,验证查询结果的真实性完整性。在实验部分,采用Cortex-M4和Cortex-A9内核开发板实现协议内容,验证了数据提交、隐私数据查询、隐私数据查询结果真实性和完整性验证等功能。通过对本文协议与CSRQ(communication-efficient secure range queries)协议在感知节点通...     

开放式Web平台可信性:问题与对策

对近期出现的开放式Web平台共性特征进行了分析,提出了开放式Web平台由于其系统架构,在可用性、安全性及隐私性等方面存在的问题,并通过实验证明了上述问题的存在.对于增强此类系统可信性,本文认为应重视由RESTfulWebServices远程调用所带来的时间开销,在第三方服务器暂存请求副本并增加DDoS攻击检测功能;开放式Web平台应对其与第三方应用服务器之间的通信进行加密.提出了一种基于任意测试位置的第三方应用评测算法,该算法仅使用较少的测试数据.实验表明,该算法能有效检测存在安全性及隐私性漏洞的第三方应用.     

对ICBGCM混沌图像加密算法的安全性分析

针对一个用于图像加密的密码算法(ICBGCM)在已知罔像条件下的安全性问题,给出了求解加密算法等效密钥的攻击算法.该算法基于ICBGCM算法所使用的广义混沌Cat映射的短周期性和仿射特性,在已知图像的条件下,通过求解两个线性无关的加街前后的图像像素灰度值点,获得广义混沌Cat映射的全部等效密钥参数.利用穷尽方法求出加密算法的其余等效密钥.给出了应用该算法的具体步骤,并分析了攻击算法的计算复杂性.所得结果证明了lcBGCM算法在已知图像攻击下是不安全的.     

一种新的增强ElGamal加密机制

针对传统的ElGamal加密机制不能抵抗自主选择密文攻击的问题,通过引入安全Hash函数和伪随机数发生函数给出了一种新的增强ElGamal加密机制.结果表明,该机制不仅能够抵抗自主选择密文攻击,且由于伪随机数发生函数的引入,解决了加密过程中随机数的暴露问题.该机制加密过程需要两次模幂运算,解密过程仅需一次模幂运算.完全适合于对安全性要求较高但是对系统资源要求消耗低的应用环境.     

对ARAP认证协议的攻击及其改进

分析了射频识别（RFID）系统中匿名RFID认证协议（ARAP）存在的安全缺陷,指出攻击者可利用该协议存在的异或运算使用不当的安全缺陷发起身份假冒攻击.为此,提出了一种改进的RFID双向认证协议,该协议修改了ARAP认证协议中部分异或运算和验证操作,仍采用假名机制提供隐私性保护,防止攻击者对标签进行跟踪.结果分析表明,改进后的协议具有双向认证、前向安全性和匿名性等安全属性,并能够抵抗冒充、跟踪和重放等攻击.同时,性能对比分析表明改进后的协议具有比较好的效率,实用性较强.     

PVOP：隐私保护和可验证的深度神经网络预测外包

外包的预测范式引起了各种安全问题,为了解决客户端和模型提供者的隐私问题以及云服务器缺乏可验证性的问题,提出了一个为深度神经网络预测外包提供隐私保护和可验证性的双服务器框架PVOP。在sum-ch基于加性秘密共享和D-A乘法协议的变体为深度神经网络预测外包提供隐私保护。由于本文采用不共谋的双服务器系统模型,所以可以利用加性秘密共享技术实现客户端和模型提供者的隐私保护。基于D-A乘法协议的变体实现加性共享份额的相乘。将新设计的交互式证明协议与D-A乘法协议的变体相结合,为深度神经网络模型设计了新的安全协议,在预测外包范式中实现了隐私保护和可验证性。在MNIST和CIFAR-10数据集上的实验验证了本文提出的方案。实验结果表明,大多数最先进的隐私保护类解决方案的时间开销是PVOP的1.6至247.0倍,通信开销是PVOP的1.3至27.7倍。     

针对k-匿名数据的判定树构造算法

数据挖掘问题是提高k-匿名隐私保护模型下数据可用性问题之一.通过分析发现,k-匿名表中准标识符属性值与利用精确表生成的判定树的部分非叶结点的属性值均是通过泛化产生的,根据这一对应关系,本文提出了一种基于k-匿名表的判定树生成算法.该算法直接以k-匿名表作为输入,避免了经典ID3算法运行前的数据准备工作.实验表明,该算法节省了建立概化层次树的时间,并且行之有效.     

基于耦合混沌和循环移位的彩色图像加密算法

针对彩色图像RGB分量的特点,为了提高加密的安全性能,改写Logistic、Cubic、Chebychev映射构造耦合混沌加密系统,由Henon混沌映射生成行列和像素循环移位矩阵,实现像素位置置乱和像素值的置换;设计了密钥参数动态扰动数学模型、RGB分量的单独和联合加密方案.该算法钥密空间大且敏感性强,直方图均匀且相关性小.通过水印、自然和绘画书法图像的仿真试验,结果表明该算法能有效抵抗穷举、统计和差分攻击的能力,彩色图像加密安全性高.