Paillier同态密码在隐私保护中的应用研究

摘要

随着云计算技术的发展和云存储应用的逐渐普及，越来越多的个体用户和企业用户都选择将数据存储在云端，以获取存储和管理的便利。但是云服务给人们带来经济巨大效益的同时，在数据存储、计算和用户隐私保护等方面也存在着安全风险。云服务中存在的安全问题，影响着云服务的应用和普及，是亟待解决的重要问题。 与传统的加密算法不同，同态加密除了能实现数据的基本加密需求以外，还能保证在密文上直接进行操作，并且其结果解密后与在明文上进行操作的结果相对应。因此，将同态加密应用到云服务中，可以从根本上解决云服务中数据的保密存储和保密计算问题。由于目前已有的全同态加密方案应用效率较低，具有单一同态性质的加密算法和 Somewhat 同态加密相对比较成熟，因此，本文针对Paillier 密码算法应用于云环境中实现用户数据的机密性和隐私保护做了一定的探索研究，主要工作内容包括以下三个部分。 （1）针对云服务中数据的完整性验证问题，本文在深入研究Paillier签名方案的基础上，提出了一种基于Rabin和Paillier的数字签名方案，该方案有效解决了Paillier签名方案的安全性和效率之间的矛盾问题。 （2）针对云服务中用户的隐私保护问题，本文提出了基于Paillier的群签名方案，方案能有效抵抗已知的伪造签名攻击，并且可以在签名的过程中有效地撤销指定用户的签名权，该签名方案为云服务中的匿名访问控制方案的设计奠定了基础。 （3）利用RSA和Paillier密码算法设计了应用于云环境下的银行数据隐私保护方案，该方案除了能够实现银行客户存款的密文求和之外，还能够实现银行存款业务利息的密文计算和对密文结果的完整性验证。另外，利用C++编程语言对密文利息计算的功能进行了实现。本文方案在云环境下银行数据处理方面具有很好的应用前景。

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