基于同态加密的敏感数据内容安全保护技术研究

In the era of cloud computing and big data, the security of sensitive data is an important research topic. Homomorphic encryption can protect the security of sensitive data. How to use homomorphic encryption technology to achieve efficient search and ownership protection of sensitive data is an significant challenge. This topic studies the content security protection of sensitive data based on homomorphic encryption. The main contents include: 1) Studying the theory and method of leveled fully homomorphic encryption with efficient-first, using offset public key compression and improving modularity to improve the homomorphic scheme, which provides a theoretical basis for the specific protection technologies of sensitive data; 2) Studying leveled fully homomorphic searchable encryption based on knowledge maps, extracting entities and relationships from sensitive information to form knowledge maps, to implement the secure search based on the content of sensitive data; 3) Studying high-efficiency leveled fully homomorphic searchable encryption scheme, designing the searchable index structure based on two-level index and graph matching, to improve the efficiency of leveled fully homomorphic searchable encryption scheme; 4) Studying the robust reversible watermarking based on leveled fully homomorphic under the encrypted domain, to improve the robustness and security of the current watermarking schemes in encrypted domain. Through the research of this project, it can provide the theoretical basis and technical support for the secure transmission, retrieval utilization and ownership protection of sensitive data.

云计算与大数据时代，敏感数据的安全保护是一个重要研究课题。同态加密能够实现敏感数据的安全保护。如何利用同态加密技术实现敏感数据的高效检索和权属保护是一个重要挑战。本课题研究基于同态加密的敏感数据内容安全保护技术，主要内容包括：1）研究效率优先的层次全同态加密理论与方法，利用偏移公钥压缩技术和提高模数技术改进同态方案，为敏感数据保护具体技术提供理论基础；2）研究基于知识图谱的层次全同态加密检索技术，从敏感信息中抽取实体及关系组成知识图谱，实现基于敏感数据内容的安全检索；3）研究基于层次全同态的高效率加密检索方案，设计基于二级索引和图匹配的可搜索索引结构，提高层次全同态密文检索的效率；4）研究基于层次全同态的加密域鲁棒可逆水印技术，提高现有密文域可逆水印方案的鲁棒性和安全性。通过本项目的研究，为敏感数据内容安全传输、检索利用以及权属保护提供理论基础和技术支撑。

随着云计算与大数据的深入发展，数据感知终端得到了迅速普及和大规模应用，数据量呈爆炸式增长，个人及企事业单位对数据存储空间和计算能力的需求也随之急剧增加。云存储技术恰好能够解决用户对数据存储空间的需求。然而，用户将大量敏感数据存储在不可信的云端会产生隐私泄露问题。如何实现敏感数据的高效检索和权属保护是一个重要挑战。本项目主要研究了基于同态加密的敏感数据内容安全保护技术，在对敏感数据层次全同态加密方法、基于知识图谱的层次全同态加密检索方法、基于层次全同态的高效率加密检索方法以及基于层次全同态的可逆数字水印等四个方面综合研究的基础上，提出面向实际应用的敏感数据内容安全保护的新技术和新方法。本项目在对敏感数据的安全保护方案研究时，发现对隐写后敏感数据的检测是一个具有挑战性的关键难题，因此本项目在完成既定的任务同时，深入对检测隐写类敏感数据方案进行研究。通过课题的研究，课题组发表学术论文37篇，其中SCIE收录31篇，培养硕士生8名。