云環(huán)境下大型矩陣乘法的安全外包方案研究.pdf

1、云計算作為一種新型的計算模式為計算、存儲提供了一種新的解決方式。外包計算模型隨著云計算的發(fā)展而因運而生，一個計算能力較弱的用戶將復(fù)雜的計算外包到云服務(wù)器，云服務(wù)器將計算好的結(jié)果返回給用戶從而達(dá)到提高計算效率和節(jié)約計算資源的目的。
　　外包計算的出現(xiàn)為計算資源短缺的用戶帶來了新的解決方法，因此其具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。然而外包計算這種新型的計算模型也帶了一系列急需解決的問題。首先一個安全的外包計算必須保證計算結(jié)果的不可偽造性：

2、在云服務(wù)器出現(xiàn)故障或被劫持的情況下返回一個錯誤的計算結(jié)果時候，該結(jié)果不應(yīng)通過用戶的驗證，從而保證了計算結(jié)果的正確性；其次是數(shù)據(jù)安全，主要包括外包數(shù)據(jù)的隱私安全和計算結(jié)果的隱私安全：通常數(shù)據(jù)中包含著用戶的一些私有信息，為了保證用戶的這些隱私不被如云服務(wù)器的第三方知曉，一個安全的外包計算方案需要保證數(shù)據(jù)的隱私安全；最后是驗證的高效性：為了保證計算結(jié)果的不可偽造性，用戶需要對計算結(jié)果進(jìn)行驗證，因此高效的驗證也是外包計算需要考慮的問題之一。除此

3、之外，隨著應(yīng)用場景的不斷變化，對外包計算的功能需求也日益劇增。目前，針對代數(shù)運算的安全外包計算的研究在應(yīng)用場景、效率、功能性和安全性上仍有很多問題急需解決。
　　針對外包計算的普遍問題，我們對常用的科學(xué)計算即大型矩陣乘法運算提出了兩個安全的外包方案：
　　（1）高效的大型矩陣乘法安全外包方案。在該方案中用戶外包數(shù)據(jù)的隱私安全在得到了保證的前提下高效的完成對大型矩陣乘法的安全外包。除此之外，該方案還實現(xiàn)了計算結(jié)果的不可偽造性。

4、通過實驗仿真和安全性分析，我們發(fā)現(xiàn)該方案與最近相關(guān)的研究工作相比，其具有更好的效率、安全性和靈活性。
　?。?）公共可驗證的大型矩陣乘法安全外包方案。在該方案中，我們實現(xiàn)了高效性、計算結(jié)果的不可偽造性和數(shù)據(jù)隱私安全的同時還實現(xiàn)了公共可驗證這一新的特性。任何的第三驗證方均可以對云服務(wù)器計算返回的結(jié)果進(jìn)行驗證，這樣可以進(jìn)一步增加用戶的效率。通過實驗仿真和安全性分析，我們的方案與已有的類似的研究工作相比不僅具有更高的效率和安全性，而且具