Secure outsourced computation is critical for cloud computing to safeguard data confidentiality and ensure data usability. Recently, secure outsourced computation schemes following a twin-server architecture based on partially homomorphic cryptosystems have received increasing attention. The Secure Outsourced Computation on Integers (SOCI) [1] toolkit is the state-of-the-art among these schemes which can perform secure computation on integers without requiring the costly bootstrapping operation as in fully homomorphic encryption; however, SOCI suffers from relatively large computation and communication overhead. In this paper, we propose SOCI+ which significantly improves the performance of SOCI. Specifically, SOCI+ employs a novel (2, 2)-threshold Paillier cryptosystem with fast encryption and decryption as its cryptographic primitive, and supports a suite of efficient secure arithmetic computation on integers protocols, including a secure multiplication protocol (SMUL), a secure comparison protocol (SCMP), a secure sign bit-acquisition protocol (SSBA), and a secure division protocol (SDIV), all based on the (2, 2)-threshold Paillier cryptosystem with fast encryption and decryption. In addition, SOCI+ incorporates an offline and online computation mechanism to further optimize its performance. We perform rigorous theoretical analysis to prove the correctness and security of SOCI+. Compared with SOCI, our experimental evaluation shows that SOCI+ is up to 5.4 times more efficient in computation and 40% less in communication overhead.


翻译:安全外包计算对于云计算保障数据机密性和可用性至关重要。近年来,基于部分同态密码系统的双服务器架构安全外包计算方案受到越来越多关注。其中,整数安全外包计算(SOCI)[1]工具包是该领域的先进方案,可在无需完全同态加密中昂贵的自举操作下实现整数安全计算。然而,SOCI存在计算和通信开销较大的问题。本文提出SOCI^+,显著提升了SOCI的性能。具体而言,SOCI^+采用新型(2,2)-门限Paillier密码系统(支持快速加密和解密)作为其密码学原语,并支持一系列高效的整数安全算术计算协议,包括安全乘法协议(SMUL)、安全比较协议(SCMP)、安全符号位获取协议(SSBA)和安全除法协议(SDIV),所有协议均基于该快速加密解密的(2,2)-门限Paillier密码系统。此外,SOCI^+引入离线与在线计算机制以进一步优化性能。我们通过严格的理论分析证明了SOCI^+的正确性和安全性。与SOCI相比,实验评估表明SOCI^+的计算效率最高提升至5.4倍,通信开销降低40%。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月8日
Arxiv
17+阅读 · 2021年7月18日
VIP会员
最新内容
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 6月11日
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
3+阅读 · 6月11日
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
13+阅读 · 6月10日
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
15+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
6+阅读 · 6月10日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员