云外包環(huán)境下隱私集合交集協(xié)議研究.pdf

1、隱私集合交集(Private Set Intersection，PSI)是安全多方計算的一個重要組成部分，可表述為多方參與者想要利用各自的隱私集合數(shù)據(jù)協(xié)作完成特定的計算，同時保證計算結(jié)束后參與各方不能獲知除計算結(jié)果之外的他方隱私數(shù)據(jù)。目前對PSI的研究方興未艾，具有重要的理論意義與現(xiàn)實價值。
　　當(dāng)前云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，基于云外包的隱私集合比較協(xié)議逐漸贏得研究人員的青睞。然而，在云外包計算及存儲中，數(shù)據(jù)用戶需要將私人數(shù)據(jù)提

2、交至云服務(wù)器，因此，如何確保數(shù)據(jù)安全性成為制約云外包隱私集合比較協(xié)議推廣的關(guān)鍵所在。現(xiàn)有云外包隱私集合比較協(xié)議數(shù)據(jù)存儲率較低、資源消耗較大，通常參與各方之間需要頻繁的數(shù)據(jù)交互，且在可驗證計算方面研究薄弱。
　　針對以上問題，本文通過引入布魯姆過濾器、代理不經(jīng)意傳輸和密鑰交換方法研究了云外包隱私集合交集協(xié)議。本文主要貢獻(xiàn)有:
　　(1)在所提的兩方參與的隱私集合交集運(yùn)算中，利用混淆布魯姆過濾器存儲數(shù)據(jù)效率高的特點(diǎn)，結(jié)合云外包環(huán)

3、境，達(dá)到了安全高效計算的目的。改進(jìn)了Dong等人所提協(xié)議只能一方得到結(jié)果的限制，彌補(bǔ)其無法與云外包環(huán)境有機(jī)結(jié)合的缺陷。由于云服務(wù)器作為參與運(yùn)算的代理方，各云租戶在運(yùn)算過程中無需交互，從而大大減輕了運(yùn)算負(fù)荷。另外，在協(xié)議中云租戶無需保持在線，只需在初始階段將隱私數(shù)據(jù)加密傳輸至服務(wù)器，之后由服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的相應(yīng)計算，從而各云租戶可及時便捷地得到集合比較的結(jié)果。
　　(2)在上述改進(jìn)的兩方隱私集合交集運(yùn)算的基礎(chǔ)之上，針對便攜式移動終端硬

4、件水平低，資源計算能力有限等問題，提出了一種云計算環(huán)境下的多方隱私集合交集方案。該方案采用高效、精準(zhǔn)的布魯姆過濾器及其變體實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和查詢，將復(fù)雜的計算任務(wù)外包給云服務(wù)器端。其中，參與各方使用各自的公鑰和私鑰，避免了使用相同密鑰所帶來的數(shù)據(jù)安全問題。協(xié)議能夠有效適用于計算能力薄弱的移動終端（例如智能手機(jī)、PDA等）。
　　(3)在實際場景中，一些云服務(wù)商在計算多方隱私集合比較時，可能會任意返回集合交集信息以至于客戶最終得到的不