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同态加密算法在加密图像中的应用研究

孙占文  
【摘要】:目前网络技术在迅猛发展,然而网络安全形势却日益严峻。依仗云计算平台的发展,人们能对大量的数据进行存储与计算。在大数据的迅速发展与云计算的普及过程中,如何有效地实现大数据的安全利用和用户的隐私保护成为目前和日后网络安全领域研究的难点。为避免相关问题,研究和分析了图像数据处理过程中的安全条件与技术难题,提出一些在保障外包图像数据安全的同时又可以对图像进行处理与应用的解决方案。本文就基于RLWE同态加密算法的加密图像的特征提取问题进行了全面细致的研究和分析。本文的研究内容和取得的成果主要为下面的两个方面:第一,同态加密算法的比较、优化和实现。为了应对日益增长的大量密文数据处理的要求,本文对不同的同态加密算法进行了实现、检测和优化。本文对多种基于RLWE的全同态加密方案进行了实现、检测和优化。并且利用SIMD的Batch(批处理)同态计算方法对这些方案进行实现。并设计一种改进的全同态加密算法,可提高同态加密的安全性。使用Ubuntu 12.04 Server LTS系统作为实验平台操作系统,通过实验,并根据取得的结果,细致地分析了这些方案中密钥生成、加密解密时间、同态加法操作和同态乘法操作的完成效率。凭借取得的成果,可为同态加密方法在实践中的应用发展,提供高效安全可靠的保证。第二,同态加密算法在加密图像中的应用研究。要求在保护用户隐私和图像数据安全的条件下,对图像密文数据进行处理。本文给出了基于RLWE问题的改进同态加密图像特征检测方案。此方案可以在密文域上实现基于SIFT算法的图像特征检测。实现图像特征检测之后,使用穷尽搜索的方法,完成加密图像的特征点匹配。在保护用户隐私以及保障用户图片内容的机密性的前提下,本文方案完成了高效率的密文图像特征点检测,以及高准确率的图像特征点匹配。


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