云计算中高效安全外包计算协议的研究

Cloud computing with dynamic extension capacity is an emerging computing paradigm in which resources of the computing infrastructure are provided as services over the Internet. The ultimate goal of cloud computing is that computation, service and application are used as public facilities for general public. In this new computing paradigm, user only need to send instruction and accept its returned data from the cloud. . Outsourced computation is an important computation in the field of cloud computing, in which user sends its input to "cloud" and delegates it to compute function f(x). The purpose of outsourced computation is that user can receive correct f(x), and both of x and f(x) are secret. We will use linear code as the main tool to construct efficient outsourced computation protocol for any access structure, where a protocol is efficient if its computation complexity and communication complexity are the least. At first, we use linear code to construct efficient linear secret sharing scheme with multiplication property; then we construct efficient secure multi-party computation protocol from our linear secret sharing scheme; at last, we construct efficient outsourced computation based on our secure multi-party computation. Our outsourced computation has following properties: 1) output f(x) is correct; 2) both of x and f(x) are secret; 3) computation is efficient. Outsourced computation is an important service provided by service providers of cloud computing, hence realization of outsourced computation has an important function for development of cloud computing.

云计算是一种具有动态延展能力、通过互联网以按需和易扩展的方式获得计算资源及服务的新型计算模式，它的最终目标是将计算、服务和应用作为一种公共设施提供给公众，客户端仅仅通过给"云"发送指令和接受数据从而享受云计算服务。云计算环境中的一种重要计算是外包计算，即客户端发送输入x给"云"，委托"云"计算函数f(x)，外包计算的目的是客户端能得到正确的f(x)，同时保持x和f(x)的秘密性。我们将使用线性码作为主要工具为任意存取结构构造高效的（即计算复杂度和通信复杂度最低）外包计算：首先使用线性码构造具有乘性的高效的线性秘密共享方案；然后使用该类方案构造高效的安全多方计算协议；最后使用我们的安全多方计算协议构造高效的外包计算协议。我们的外包计算协议不仅能保证f(x)的正确性，x和f(x)的秘密性，而且保证了高效性。外包计算是云计算服务商提供的一种重要服务，它的实现对云计算的发展具有重要作用

云计算是一种具有动态延展能力、通过互联网以按需和易扩展的方式获得计算资源及服务的新型计算模式。在该模式下，用户的计算机变得十分简单，或许不大的内存、不需要硬盘和各种应用软件，就可以满足用户的需求。.云计算平台提供的服务中，数据外包计算是其中之一。在一些情形中，数据外包计算要求用户的信息保持隐私性，即外包计算的输入和结果对于云计算服务商来说是要求保密的，仅仅只能让用户知道这些数据。实现这种带有隐私性的数据外包计算的主要工具有同态加密体制、安全多方计算协议、盲化计算协议等。.本项目中，我们主要研究了基于盲化技术的外包计算协议和基于安全多方计算的外包计算协议。在基于盲化技术的外包计算中，我们主要为矩阵计算构造了一些高效的安全外包计算协议，特别是为大型矩阵的乘积、行列式求值、逆矩阵、矩阵特征多项式和特征值计算等构造了高效可验证的外包计算协议。而在基于安全多方计算的外包计算中，我们给出了基于安全多方计算的数据外包计算模型。线性密钥共享方案是构造安全多方计算协议的主要工具，所以我们使用线性码来构造了实现任意存取结构的线性密钥共享方案，并讨论了这些方案的性质。除此之外，我们还研究了全同态加密技术、以及为任意的函数构造了一个安全外包计算协议。作为应用，我们在云计算平台上实现了一个安全的外包人脸识别协议系统。.我们的研究主要是围绕云计算中的安全外包服务进行，重点是实现外包计算中的数据隐私性，这对于云计算的推广具有重要的意义。而且，我们的研究为实现基于隐私保护的大数据技术提供了一些方法。