云环境下大型矩阵乘法的安全外包方案研究

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1、毛ｉ种成＊聲ＯＬＯ巧ＹＯＵＮＩＣＩＥＭＣＥＡＭＤＴＣＣＨＮＦＣＨＩＮ＊ＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴ巧ＯＮＳＣ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＩ：＼＾ｍｊＨｍｐ论丈题目云环境下大型矩阵乘法的安全外包方案研究—＊＂■—ＩＩ－－？？＾巧１＂＇＾■＇学科专化计算机巧用技术２０１３２１０６０４３５学号作者姓名贾坤指导教师李洪伟副教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中

2、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：考日親如八年／月绛自论支使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的Ｍ印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名、：导

3、师签名：唯夺：又曰期年月曰／考少分类号密级注1UDC学位论文云环境下大型矩阵乘法的安全外包方案研究（题名和副题名）贾坤（作者姓名）指导教师李洪伟副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业计算机应用技术提交论文日期2016.3.28论文答辩日期2016.5.23学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号TheResearchonOutsourcingComputingforLargeMatrixMultiplicationsinCloudComputingAMASTERTHESISSubmi

4、ttedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ComputerapplicationtechnologyAuthor:KunJiaAdvisor:HongweiLiSchool:SchoolofComputerScience&Engineering摘要摘要云计算作为一种新型的计算模式为计算、存储提供了一种新的解决方式。外包计算模型随着云计算的发展而因运而生，一个计算能力较弱的用户将复杂的计算外包到云服务器，云服务器将计算好的结果返回给用户从而达到提高计算效率和节约计算资源的目的。外包计算的出现为计算资源短缺的用户

5、带来了新的解决方法，因此其具有重要的科学意义和应用价值。然而外包计算这种新型的计算模型也带了一系列急需解决的问题。首先一个安全的外包计算必须保证计算结果的不可伪造性：在云服务器出现故障或被劫持的情况下返回一个错误的计算结果时候，该结果不应通过用户的验证，从而保证了计算结果的正确性；其次是数据安全，主要包括外包数据的隐私安全和计算结果的隐私安全：通常数据中包含着用户的一些私有信息，为了保证用户的这些隐私不被如云服务器的第三方知晓，一个安全的外包计算方案需要保证数据的隐私安全；最后是验证的高效性：为了保证计算结果的不可伪造性，用户需要对计算结果进行验证，因此高效的验证也是外包计算需要考虑的问

6、题之一。除此之外，随着应用场景的不断变化，对外包计算的功能需求也日益剧增。目前，针对代数运算的安全外包计算的研究在应用场景、效率、功能性和安全性上仍有很多问题急需解决。针对外包计算的普遍问题，我们对常用的科学计算即大型矩阵乘法运算提出了两个安全的外包方案：（1）高效的大型矩阵乘法安全外包方案。在该方案中用户外包数据的隐私安全在得到了保证的前提下高效的完成对大型矩阵乘法的安全外包。除此之外，该方案还实现了计算结果的不可伪造性。通过实验仿真和安全性分析，我们发现该方案与最近相关的研究工作相比，其具有更好的效率、安全性和灵活性。（2）公共可验证的大型矩阵乘法安全外包方案。在该方案中，我们实现了

7、高效性、计算结果的不可伪造性和数据隐私安全的同时还实现了公共可验证这一新的特性。任何的第三验证方均可以对云服务器计算返回的结果进行验证，这样可以进一步增加用户的效率。通过实验仿真和安全性分析，我们的方案与已有的类似的研究工作相比不仅具有更高的效率和安全性，而且具有更好的功能性。关键词：云计算，外包计算，矩阵乘法，数据隐私安全，公共可验证IABSTRACTABSTRACTCloud computing, as a new comput