云计算与云存储若干关键安全问题研究

Generalizing cloud computing technology has significance to the informationization, the modernization and the development of our country. The generalization and applications of cloud computing encounter many challenges among which the security problem is the most serious one. Homomorphic encryption and privacy-preserving plaintext computing are the most applicable core technologies to solve the security problem of cloud storage and cloud computing.This program will study some related problems, including (1) designing efficient algebraic fully homomorphic encryption algorithms and computing protocols; (2) designing efficient somewhat homomorphic encryption algorithms and protocols for the most frequently used operations in cloud computing setting; (3) designing efficient algorithms and protocols for privacy-preserving plaintext computing;(4) studying the evaluation criterion for homomorphic encryption and privacy-preserving plaintext computing. In the research, we would adopt new approaches and introduce new hard problems such as the linear code,the shortest vector problem on lattice etc as new security assumptions to construct efficient algorithms meeting the security requirements in cloud computing settings. With the research result of this program, we will be able to provide clients with appropriate secure algorithms and protocols for various cloud applications,to evaluate homomorphic encryptions and privacy-preserving plaintext computing algorithms, to direct the choice of corresponding algorithms, to solve the main security problems in generalizing cloud computing. We will have a breakthrough of cloud computing security technology, and our country can be in the leading position in cloud computing security.

普及云计算技术对我国的信息化及现代化建设和国家发展有重要的意义,但云计算推广与应用中面临诸多挑战,安全问题是其最关键的挑战。同态加密和明文保密计算是解决云存储与云计算安全问题的核心技术，本项目拟研究与此有关的几个问题：(1)设计高效的代数全同态加密算法与协议；(2)针对某些常用代数运算设计高效的部分代数同态加密算法与协议；(3)设计高效的明文保密计算算法与协议；(4)建立同态加密算法与明文保密计算的评价标准。研究中拟采用新方法、应用新困难问题如线性码问题、格中的最短向量问题等设计高效的算法与协议，满足云计算环境的安全性要求。研究结果可以为云计算用户提供满足各种应用需求的安全算法与协议；对同态加密和明文保密计算算法的性能进行全面评价，在实际云计算工作中对加密算法的选择提供指导；解决云计算推广普及中的主要安全问题，实现云计算安全技术突破和自主创新，使我国的云计算安全研究在国际上占有一席之地。

本项目研究云计算环境下数据保密利用的关键问题，解决云计算中的安全问题使得人们既能够充分利用云服务商的计算资源在用户的数据资源上进行联合计算，又能够保证用户数据资源的机密。通过设计新的同态加密算法和多方保密计算协议解决这些问题。项目设计了新的布尔同态加密算法，并利用现有的同态加密算法设计了一些保密计算协议，使得一些可以归约到布尔运算和加法、乘法的很多多方保密计算问题不但可以解决而且可以借助于云进行；设计了一些科学计算问题高效的明文保密计算协议，实现了多方保密计算的技术创新；深入研究了全同态加密算法的理论基础，开始了全同态加密算法的设计研究；进行了同态加密算法评价标准的初步研究、取得了一些初步成果。项目经过四年研究，取得了预期的效果，实现了预定的研究目标。在项目研究过程中共发表(包括已录用待发表)论文60多篇(其中SCI源期刊论文与国内一级学报论文30篇，结题报告只列出核心以上的期刊论文)；申请专利1项（正在审查）；在此过程中培养博士研究生6名(其中毕业博士研究生3名，目前仍然在读3名)；毕业硕士研究生12名，还有在读研究生9名。