安全外包計算中若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，越來越多的數(shù)據(jù)（如社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，移動定位軌跡數(shù)據(jù)，傳感器感知數(shù)據(jù)，科學(xué)觀測數(shù)據(jù)等）涌入到人們的日常生活和工作中。上述涌現(xiàn)的海量、異構(gòu)和劣質(zhì)（不精確）數(shù)據(jù)在體量、結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量上呈現(xiàn)出區(qū)別于以往的規(guī)模和特點。與此同時，伴隨人們現(xiàn)階段對日常應(yīng)用和生活品質(zhì)的進一步追求，計算任務(wù)也正變得日益復(fù)雜（如更加復(fù)雜的統(tǒng)計、挖掘和科學(xué)計算等），計算開銷和資源消耗正不斷增大。為應(yīng)對由數(shù)據(jù)特性和計算需求兩方面帶來的挑戰(zhàn)，高效、準確地獲取用

2、戶所需計算結(jié)果，鑒于傳統(tǒng)的本地計算模式（計算、存儲資源受限，且計算不經(jīng)濟）己無法滿足上述需求以及云計算技術(shù)為代表的第三方計算技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用，外包計算（即將數(shù)據(jù)外包至第三方進行計算并獲取返回結(jié)果）應(yīng)運而生。
　　然而，在以云計算技術(shù)為支撐的外包計算模式中，云端可能因某些因素（如軟硬件錯誤、額外商業(yè)利益誘導(dǎo)等）對外包計算中數(shù)據(jù)的隱私性和外包計算結(jié)果的可靠性進行攻擊。因此，深入研究外包計算中的安全和隱私問題顯得奎關(guān)重要。
　

3、　本文針對安全外包計算中的若干關(guān)鍵問題展開研究，主要工作如下:
　　(1)提出了基于隱私屬性個性需求的軌跡數(shù)據(jù)隱私保護發(fā)布機制。面對數(shù)據(jù)隱私性和數(shù)據(jù)可用性之間的矛盾，我們鑒于現(xiàn)有隱私保護數(shù)據(jù)發(fā)布方案大多因忽略數(shù)據(jù)記錄隱私需求差異而導(dǎo)致同質(zhì)化發(fā)布下數(shù)據(jù)可用性低下的問題，考慮實際生活中不同個人、單位所對應(yīng)數(shù)據(jù)（如記錄、軌跡等）所擁有的差異化隱私需求，研究個性化隱私保護數(shù)據(jù)發(fā)布。鑒于目前移動軌跡數(shù)據(jù)（有噪、高維）對隱私保護需求的迫切性，

4、我們具體研究個性化的隱私保護軌跡數(shù)據(jù)發(fā)布技術(shù)，在保護用戶個性化隱私需求的情況下，提高發(fā)布數(shù)據(jù)的可用性。我們通過實驗結(jié)果驗證了所提方案的效率和有效性。
　　(2)提出了基于冪群分組聚合驗證的不確定頻繁模式挖掘高效驗證方案。面對數(shù)據(jù)可靠計算與計算管控受限之間的矛盾，鑒于現(xiàn)階段復(fù)雜數(shù)據(jù)挖掘和計算任務(wù)（如頻繁模式挖掘）需求的日益增長，以及不確定數(shù)據(jù)來源的不斷增長（如感知數(shù)據(jù)、概率統(tǒng)計數(shù)據(jù)等），我們研究外包環(huán)境中不確定數(shù)據(jù)上復(fù)雜計算的高效驗

5、證技術(shù)。鑒于頻繁模式挖掘計算在數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計預(yù)測中占據(jù)的重要地位，我們具體研究外包不確定頻繁模式挖掘的高效驗證技術(shù)，確保不確定數(shù)據(jù)上模式計算的可靠性。具體的，我們構(gòu)建冪群分組并應(yīng)用基于群組的聚合驗證算法實現(xiàn)了對所產(chǎn)生冪群分組的高效、可靠驗證。我們通過理論證明和分析了所提方案的有效性和安全性，并實驗驗證了所提方案具有的良好性能。
　　(3)提出了基于乘性隨機擾動的多數(shù)據(jù)擁有者安全協(xié)作計算方案。面對數(shù)據(jù)分布式劃分與實體協(xié)作計算之間的矛

6、盾，盡管現(xiàn)階段外包環(huán)境中的安全外包數(shù)據(jù)挖掘計算已被提及并有一定研究，但關(guān)于基于劃分數(shù)據(jù)的分布式數(shù)據(jù)安全協(xié)作計算仍未引起充分的研究和重視?，F(xiàn)有方案都因密碼學(xué)和安全多方計算存在的低效問題而無法實用。為解決這個問題，我們以乘性隨機擾動技術(shù)作為外包數(shù)據(jù)隱私保護基礎(chǔ)，研究多數(shù)據(jù)擁有者間高效協(xié)作計算機制，并設(shè)計相應(yīng)的安全保護機制。其中，我們根據(jù)不同安全假設(shè)和需求以一種遞增的方式闡述并強化本章所設(shè)計安全協(xié)作計算方案。我們以經(jīng)典的數(shù)據(jù)挖掘方法，如KNN