具有隐私保护的云数据安全计算和灵活访问控制关键技术研究

According to the privacy preservation demand of cloud users and the development requirement of cloud services, this project makes a comprehensive research on data outsourcing, computation and access control. Current researches still have the following weakness: 1)they focus on a single data type but neglect the outsourcing and computation on a hybrid dataset of integers and rational numbers; 2)homomorphic encryption sets a limitation on the length of plaintext, which easily leads to overflow during multiplication; 3)the researches on encrypted data computation and access control are relatively independent and do not take into consideration the flexible access control over the encrypted data computation results. In order to solve these problems, we first construct an efficient outsourcing scheme based on partially homomorphic encryption, which can deal with multiple types of data. Secondly, we design methods to achieve the secure computations on integers and rational numbers, including maximum and minimum computation, multiplication over large numbers. Thirdly, we first combine the encrypted data computation and access control based on homomorphism and secret sharing to guarantee the security of computation results. The research achievements of this project provide a significant theoretical basis and technology support for privacy preservation in cloud computing.

针对云用户的隐私保护需求和云服务的发展需求，本项目拟重点研究云数据的外包、计算和访问控制机制。现有相关研究还存在许多不足：1）只关注单一类型的数据，忽略了整数、分数等混合数据集的外包和密文计算；2）同态加密算法限制明文的长度，在乘法运算时，数据极易溢出，这限制了大数的外包与计算；3）密文计算和访问控制的研究相对独立，忽略了数据计算结果的灵活访问控制问题。为突破这些难题，本项目将首先利用半同态加密算法设计自适应的数据外包方案，实现分数、整数等数据的有效外包。其次，设计分数、整数等混合类型的密文计算，并设计整数的最大最小值计算方案以及支持溢出检测的大数乘法。最后，研究属性加密算法的同态特性，利用密钥分割的方式，将密文计算与访问控制机制结合起来。本项目的研究成果为云计算环境下用户的隐私保护提供了重要的理论支持和技术支持。

云数据的安全分析和访控是云服务的安全基础，是关系其发展的重要课题。本项目从云用户的隐私保护需求和云服务的发展需求出发，重点研究多类型云数据的外包、计算和访问控制机制。具体包括：多类型数据（整数，分数，大整数等）的安全外包；密文数据的安全计算（最大最小值计算、大数乘法、分数计算）；数据分析结果的灵活访问控制机制；研发集外包、计算和访控为一体的系统。解决了多类型数据外包，多样化密文分析以及访控与分析相结合的三个关键科学问题。项目获得一系列密文数据的安全计算和灵活访问控制算法和协议，具体包括：1）隐私保护的数据分析方案；2）多类型数据安全分析；3）系统开发和应用探索。.项目执行期间发表和录用了10余篇论文，中科院二区及以上论文6篇，ESI热点论文一篇，成果已经被他人多次引用。授权国际专利群1项，授权中国专利2项，申请国际PCT专利1项和中国发明专利3项，国际专利均被工业界采纳。研发完成1个原型验证系统。研究成果为云服务的拓展和普及提供重要的理论基础和技术支持。