密码学与数据隐私保护研究专题前言 -曹珍富, 徐秋亮, 张玉清, 董晓蕾.pdf
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前
言
社会的信息化给人们的工作和生活带来极大变革
,
各种业务平台
、
学习平台
、
娱乐平台
、
购物网
站及信息资源服务成为人们生活中不可缺少的部分
．
但同时
,
个人信息被广 泛使 用
,
各行 各业
、
各种
机构积累的行业数据和社会数据越来 越 多
,
其中不 乏 大量的 隐 私信息
,
或可挖 掘 出大量 隐 私信息
．
如果不能保证这些数据的安全性
、
隐私性 和 应用的 合 理性
,
必将成 为 社会发 展 的巨大 隐 患
．
为了保
障数据的安全与隐私
,
同时合理有效地对数据进行利用
,
发挥 数 据的价 值
,
密码技 术 具有支 撑 性作
用
．
面对大数据
、
物联网
、
区块链和人工智能等应用环境
,
密码理论与数据隐私 保护 方法 需要 新的 机
制与新的思想
,
需要有新的技术突破
．
为推动我国学者在密码学与数据隐私保护领域的研究
,
促进各类数据的安全与协同利用
,
及时
报道我国学者在该领域的最新研究成果
,«
计算机研究与发展
»
和我们共同策划组织了
“
密码学与数
据隐私保护研究
”
专题
,
本期专题主要聚焦密码学的 基础 性研 究
、
密码技 术 在数据 隐 私保护 中 的应
用研究
,
以及大数据
、
物联网
、
区块链和人工智能等特定领域的数据隐私保护 研究 和应 用
．
本专 题通
过公开征文共收到
８５
篇投稿
,
并特邀了
３
篇综述稿件
,
分别在 多 个方面 阐 述了密 码 学与数 据 隐私
保护研究领域具有重要意义的研究成果
．
本专题严格按照该刊审稿要求进行
,
特约 编委 先后 邀请 了
近百位相关领域的专家参与评审
,
每篇论文邀请至少
３~４
位专家 进 行评审
,
历经初 审
、
复审
、
终审
等阶段
,
整个流程历经一个半月
,
最终 本专 题共 精选 录用 文章
２５
篇
(
含
３
篇特 邀稿 件
)
．
这
２５
篇文
章分别涵盖了密码算法与协议
、
隐私保护
、
信息隐藏与隐蔽传 输及其 他 相关研 究 内容
,
在一定 程 度
上反映了当前国内各单位在密码学与数 据 隐私保 护 研究领 域 的主要 研 究方向
．
由于刊 物 单期容 量
所限
,
本专题分别刊登在
２０２０
年第
１０
期和第
１１
期
,
信息隐 藏 与隐蔽 传 输及其 他
２
组文章 将 在第
１１
期刊登
．
１
综
述
在当今 信 息化社 会 中
,
大量数 据 被收集
、
传输和 利 用
,
为人们 的 生活
、
工作和 学 习带来 极 大 便
利
．
但信息安全与隐私泄露问题也日 益严重
,
给社会带来了严重威胁
．
保 护 信 息 的 安 全 与 隐 私 需 要
前瞻性地考虑不同时期的计算能力及信 息存储 和 处理的 各 个阶段 和 各个层 面
．
本专题 收 录了
４
篇
综述性文章
(
其中
３
篇为特邀稿件
,
１
篇为普通投稿
),
涉及量子 计算 与量 子密 码
、
边缘 计算
、
安全 威
胁情报共享以及机器学习的安全与隐私保护等多个方面
．
量子计算与量子密码是基于量子效应的计算技术和密码技术
．１９８４
年第一 个 量子密 钥 分发协
议
BB８４
出现
,
开启了量子密码学的研究
;
１９９４
年可在多项式时间内分解大整数的
Shor
算法 出现
,
量子计算在原理上对传统的基于数学困 难 问题的 密 码学体 制 造成威 胁
．
经过近 半 个世纪 的 研究与
发展
,
量子计算与量子密码不但在理论上 形 成了自 身 的框架 体 系
,
在技术 上 也取得 了 突破性 进 展
．
“
量子计算与量子密码的原理及研究进展综述
”
一文
,
从量 子力学 的 数学框 架
、
基本概 念 和原理
、
量
子计算基本思想
、
量子密码研究进展及主要思想等方 面对 量子 计算 和 量子密 码 的研究 进 行了梳 理
和总结
．
目前
,
云计算作为大批量数据处理的主流模式被广泛应用
,
本地用户将大规模的数据和开销巨
大的计算任务外包给云服务器完成
．
然而
,
单一的 云 服务器 极 易成为 敌 手的重 点 攻击目 标
;
在多用
户多任务场景中云服务器由于远离 用户端 易 出 现 反 馈 延 迟 较 大 的 问 题
．
因 此
,
边 缘 计 算 应 运 而 生
．
９００２
密码学与数据隐私保护研究专题
边缘计算在利于解决外包系统实时性 问 题的同 时
,
也带来 了 安全与 隐 私保护 的 挑战
．
“
边缘计 算 隐
私保护研究进展
”
一文
,
从边缘计算特有的网络模型 与安 全模 型
、
各种应 用 场景下 的 隐私保 护 安全
计算及相关的各种密码学技术等方面
,
对边缘计算隐 私保 护领 域的 国 内外最 新 研究成 果 进行了 系
统的阐述
、
总结与科学归类
,
探讨了边缘计算隐私保护当前面 临的挑 战
、
未来潜 在 的研究 方 向及其
解决思路
．
网络空间新生威胁以其复杂多变的攻击方式对网 络安 全造成 严 重危害
,
传统网 络 安全防 御 手
段越来越不能适应这种新的网络环境
．
威胁情报的交换与共享可以使威胁情 报价 值最 大化
,
降低 情
报搜集成本和改善信息孤岛问题
,
进而提高 参 与共享 各 方的威 胁 检测与 应 急响应 能 力
．
“
网络安 全
威胁情报共享与交换研究综述
”
一 文
,
介 绍 了 网 络 安 全 威 胁 情 报 的 概 念 和 主 流 的 威 胁 情 报 共 享 规
范
,
分析了近
１０
年来国内外有关威胁情报共享与交换的研究 成 果
,
归纳和 总 结了威 胁 情报共 享 与
交换的现状与发展趋势
．
并对威胁情报共享与交换的研究方向和发展趋势进行了分析和展望
．
机器学习在很多领域已经开始有了比较成熟的应用
,
如在广 告 推荐
、
自动驾 驶
、
人脸识 别 等各
个领域
,
机器学习都扮演着重要的角色
．
然而
,
因为机 器 学习的 精 准模型 需 要大量 的 训练数 据 作为
支撑
,
蓬勃发展的机器学习技术使数据安全 与 隐私面 临 更加严 峻 的挑战
．
“
机器学 习 的安全 问 题及
隐私保护
”
一文总结了机器学习在训练和预测阶段常见的安全及隐私威胁
,
如投毒攻击
、
对抗攻击
、
隐私攻击等
;
介绍了常见的安全防御方法
,
同时重点总结了同态加密
、
安全多方计算
、
差分隐私等隐
私保护的方法
,
并将典型的方案进行比较
．
在分析 了 现有研 究 的不足 与 挑战后
,
展望了 机 器学习 隐
私保护的未来发展趋势和研究方向
．
２
密码算法与协议
在基于格的后量子密码领域
,
不使用复杂纠错码的基于模
LWE∕LWR
问题设计的高 效密 钥封
装方案主要有
２
类
．
“
基于模格的密钥封 装方案 系 统比较 分 析与优 化
”
一文首 次 成体系 地 比较了 直
接基于
LWE∕LWR
构造的密钥封装方案和基于密钥共识机制 结合 模
LWE∕LWR
问题 设计 的密 钥
封装方案的异同
,
并在采用相同的压缩函数和相同的参数设置情形下
,
通过理论分析和实际测试得
到了有关
２
类方案的优劣的结论
．
可搜索加密是保护外包数据隐私的重要密码原语 之一
,
动态可 搜 索加密 允 许用户 对 外包数 据
执行更新操作
,
因而得到更多重视
．
然而
,
目前大多数动态可搜索加密方案泄 露信 息较 多
、
只支 持单
用户模式
,
在实际应用过程中存在安全和可 用 性问题
．
“
一种增 强 的高效 多 用户前 向 安全动 态 对称
可搜索加密方案
”
一文提出了一个支持多用户的前向安全动态可搜索加密方案
,
文章通过引入一个
半可信代理服务器支持多用户操作
,
同时设计索引支持前向安全性质
,
实现了安全性和可用性的有
机统一
．
全同态加密可以对密文进行有效计算
,
是实现云计算
、
大数据以及机器学习中数据隐私安全的
一项重要密码技术
．
然而
,
公钥规模和密文规模大以及密文运算计算复杂性高 依然 是全 同态 加密 方
案实用性的一个主要瓶颈
．
如果同态加密方案满足循环安全性
,
即可以对方案 的私 钥进 行安 全的 加
密
,
则可以使得运算密钥的规模独立于运 算 电路的 深 度
,
从而可 以 使得方 案 性能得 到 有效提 升
．
因
此
,
如何构造满足循环安全性的高效同态加密方案是值得研究的一个问题
．
拒绝 采样 技术 常用 于基
于格的数字签名算法中以优化算法性能
．
“
循环安全的同态加密方案研究
”
一文
,
首次 将拒 绝采 样技
术用于构造循环安全的同态加密方案
,
在增加部分采样算法的代价下
,
将系统参数从超多项式级降
低到多项式级
,
大大约减了方案公钥和密文规模
,
从而有效改善了密文运算的计算复杂性
．
随着云计算与
５G
通信的快速发展与广泛应用
,
云移动用户 数迅 速增 长
,
云数 据的 隐私 性保 护
０１０２
计算机研究与发展
２０２０
,
５７
(
１０
)
of 6
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