安全外包計(jì)算中若干關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)（如社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，移動(dòng)定位軌跡數(shù)據(jù)，傳感器感知數(shù)據(jù)，科學(xué)觀測(cè)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(diǎn)。與此同時(shí)，伴隨人們現(xiàn)階段對(duì)日常應(yīng)用和生活品質(zhì)的進(jìn)一步追求，計(jì)算任務(wù)也正變得日益復(fù)雜（如更加復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)、挖掘和科學(xué)計(jì)算等），計(jì)算開銷和資源消耗正不斷增大。為應(yīng)對(duì)由數(shù)據(jù)特性和計(jì)算需求兩方面帶來(lái)的挑戰(zhàn)，高效、準(zhǔn)確地獲取用

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

3、　本文針對(duì)安全外包計(jì)算中的若干關(guān)鍵問(wèn)題展開研究，主要工作如下:
　　(1)提出了基于隱私屬性個(gè)性需求的軌跡數(shù)據(jù)隱私保護(hù)發(fā)布機(jī)制。面對(duì)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(hù)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(wèn)題，考慮實(shí)際生活中不同個(gè)人、單位所對(duì)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(gè)性化隱私保護(hù)數(shù)據(jù)發(fā)布。鑒于目前移動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)（有噪、高維）對(duì)隱私保護(hù)需求的迫切性，

4、我們具體研究個(gè)性化的隱私保護(hù)軌跡數(shù)據(jù)發(fā)布技術(shù)，在保護(hù)用戶個(gè)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(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)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(yàn)證的不確定頻繁模式挖掘高效驗(yàn)證方案。面對(duì)數(shù)據(jù)可靠計(jì)算與計(jì)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(jì)算任務(wù)（如頻繁模式挖掘）需求的日益增長(zhǎng)，以及不確定數(shù)據(jù)來(lái)源的不斷增長(zhǎng)（如感知數(shù)據(jù)、概率統(tǒng)計(jì)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(jì)算的高效驗(yàn)

5、證技術(shù)。鑒于頻繁模式挖掘計(jì)算在數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)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(yàn)證技術(shù)，確保不確定數(shù)據(jù)上模式計(jì)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(yàn)證算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)所產(chǎn)生冪群分組的高效、可靠驗(yàn)證。我們通過(guò)理論證明和分析了所提方案的有效性和安全性，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方案具有的良好性能。
　　(3)提出了基于乘性隨機(jī)擾動(dòng)的多數(shù)據(jù)擁有者安全協(xié)作計(jì)算方案。面對(duì)數(shù)據(jù)分布式劃分與實(shí)體協(xié)作計(jì)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(jì)算已被提及并有一定研究，但關(guān)于基于劃分?jǐn)?shù)據(jù)的分布式數(shù)據(jù)安全協(xié)作計(jì)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(jì)算存在的低效問(wèn)題而無(wú)法實(shí)用。為解決這個(gè)問(wèn)題，我們以乘性隨機(jī)擾動(dòng)技術(shù)作為外包數(shù)據(jù)隱私保護(hù)基礎(chǔ)，研究多數(shù)據(jù)擁有者間高效協(xié)作計(jì)算機(jī)制，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全保護(hù)機(jī)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(qiáng)化本章所設(shè)計(jì)安全協(xié)作計(jì)算方案。我們以經(jīng)典的數(shù)據(jù)挖掘方法，如KNN