تحسين التشفير المتماثل لخدمة الخصوصية في الحوسبة السحابية

الباحث

سجى جاسم محمد قدو

المشرف

دجان بشير طه

الجامعة

جامعة الموصل

الكلية / القسم

كلية علوم الحاسوب والرياضيات / علوم الحاسوب

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Homomorphic Encryption ; Privacy ; Cloud Computing ; Data Security

يعد التشفير المتجانس أحد أكثر التقنيات شيوعًا والتي تساعد في الحفاظ على سرية وخصوصية بيانات المستخدم في بيئة التخزين السحابية. اذ يتميز بقدرته على تطبيق العمليات الرياضية على النص المشفر وإرجاع الناتج للمستخدم بحيث يكون مطابق للناتج فيما لو تم تطبيق نفس العملية على النص الصريح. نظام Paillier للتشفير هو احد خوارزميات التشفير المتجانس الجزئي والذي يستخدم لضمان خصوصية البيانات في السحابة. يعاني نظام التشفير 2211116 من بعض العيوب التي تجعل عدد من المستخدمين يتجنبون استخدامه. أبرز هذه العيوب هو عنق الزجاجة الذي يظهر بوضوح في عملية فك التشفير ويؤثر على أدائها بسبب التأخير الذي يحدث ¢ خاصة عند التعامل مع كمية كبيرة من المعلومات. تقدم هذه الأطروحة حلولاً لمشكلة نظام تشفير Paillier ( باستخدام لغة بايثون البرمجية الاصدار 3.8 ) بحيث تعمل على تحسين أدائه. بالإضافة إلى ذلك ، أضافت مستويات أخرى من السرية لزيادة قوة الخوارزمية. اعتمدت التحسينات عدة اتجاهات وشكلت أربع خوارزميات مقترحة لتحسين أداء خوارزمية Paillier .خوارزمية EPEA-1 هو الإصدار الأول ، تم تصميمه لتحسين أمان نظام تشفير Paillier فهو يعمل على تعزيز سرية الخوارزمية الأصلية عن طريق اختيار أفضل مفتاح متوقع لاستخدامه في العملية وتشتيت النص المشفر الناتج باستخدام تقنية مقترحة معتمدة على نظام الفوضى. EPEA-2 تم تصميمها لتحسين السرعة من خلال استغلال مجموعة من المفاهيم ، اما EPEA-3 فهي مزيج من الخوارزميتين السابقتين EPEA-1 و EPEA-2 فهي تجمع بين تعزيز السرية وتسريع الوقت في خوارزمية واحدة لإنتاج طريقة جديدة سريعة وقوية. أخيرًا وليس اخرأء ألغى EPBA-4 التأخير SU) في الخوارزمية اثناء استخدام المفاتيح الطويلة في عملية التشفيرء والذي ينعكس على وقت فك التشفير ويؤدي إلى تفاقم مشكلة عنق الزجاجة في خوارزمية Paillier الأصلية. تم اختيار cas! الخوارزميات المقترحة (EPEA-3) لاستخدامها في تطوير نظام قائم على السحابة لإدارة نظام إدارة سداد فواتير الكهرباء اذ تم تطبيقه عمليًا وبفاعلية على سحابة حقيقية. تم اختبار الخوارزميات المقترحة عمليًا واعتماد ase من الإجراءات لتحديد كفاءة الخوارزميات المقترحة. Lady لنتائج الاختبار ، تحقق خوارزمية 1517-1 وفي حالات مختلفة مدى عشوائية 0.0590 كحد أدنى وارتباط (0.1242-) كأسوأ حالة ، مما أثبت ارتفاع نسبة العشوائية التي حدثت للنص المشفر. عند Asi تقليل الوقت في الاعتبار ، أظهرت النتائج أن الخوارزميات المقترحة EPEA-2 و EPEA-3 و EPEA-4 حققت الهدف المنشود لتقليل وقت فك التشفير و EPEA-2 و EPEA-3 في حجم مفتاح dil من 1024 بت ، و EPEA-4 بأحجام مفاتيح أكبر تصل إلى 4 كيلوبايت. في حجم المفتاح 265 (على سبيل المثال) ، كان وقت فك التشفير في خوارزميتي EPEA-2 و EPEA-3 مساوي ل0.001 ثانية ، بينما كان في 82184-4: 6-05 6.83 ثانية (مع 4 أعداد أولية). يمكن أن تكون EPEA-3 هي أفضل خوارزمية مقترحة لأنها تحقق السرية مع انخفاض الوقت المستهلك؛ مما يجعلها مؤهلة للاستخدام في التطبيقات العملية لتأمين التخزين السحابي. قرار لجنة المنافشة نشهد أننا أعضاء dial المناقشة قد اطلعنا على الاطروحة الموسومة " تحسين التشفير المتمائل لخدمة الخصوصية في الحوسبة السحابية " وناقشنا الطالبة سجى جاسم مد قدو في محتوياتها وفيما له علاقة بها بتاريخ ٠١77 VIA ونعتقد أنها جديرة بالقبول لنيل شهادة دكتوراه فلسفة في علوم الحاسوب. التوقيع: التوقيع: الاسم: د. منار يونس احمد الاسم: د. علي مكي صغير المرتبة العلمية: استاذ المرتبة العلمية: استاذ التاريخ: /) /؟١؟١٠١ التاريخ: /) /؟١؟١٠ رئيس اللجنة عضو اللجنة التوقيع: ١ التوقيع: الاسم: د. وسام سمير بهية الاسم: د. مفاز محسن خليل المرتبة العلمية: استاذ المرتبة العلمية: استاذ التاريخ: / ٠١*”/ التاريخ: /) /؟١؟١٠ عضو اللجنة عضو اللجنة التوقيع: التوقيع: الاسم: د. رواء بطرس بولص الاسم: د. دجان بشير طه المرتبة العلمية: استاذ مساعد المرتبة العلمية: استاذ التاريخ: / ٠١*”/ التاريخ: /) /؟١؟١٠ عضو اللجنة عضو اللجنة (المشرف) سس ابيبح قرار مجلس الكلية اجتمع مجلس كلية علوم الحاسوب والرياضيات بجلسته ) ( المنعقدة بتاريخ / ٠١72/ وقرر منحها شهادة دكتوراه فلسفة في علوم الحاسوب. التوقيع: , التوقيع: , . الاسم: أ.م.د صفوان عمر حسون الاسم: أ,. د. ضحى بشير عبد الله مقرر مجلس كلية علوم الحاسوب والرياضيات عميد كلية علوم الحاسوب والرياضيات التاريخ: ١ الل التاريخ: | الل

Homomorphic encryption is one of the most popular technologies that assist in keeping the confidentiality and privacy of user data on cloud computing storage. It has the ability to apply a mathematical operations on the ciphertext and return the same result when applying the same operation on the plaintext. Paillier's cryptosystem is one of the partial homomorphic encryption algorithm that used to ensure data privacy in cloud storage. Paillier cryptosystem suffers from some drawbacks that makes some researchers avoid it. One of these drawbacks is its bottleneck, which appears clearly in the decryption process and affects its performance due to the delay that is caused, especially when deals with large amount of information. This thesis offers solutions to the problem of the Paillier cryptosystem (using Python 3.8 programming language) that operates to improve its performance. As well, it adds other levels of secrecy to increase the strength of the algorithm. The improvements have adopted several directions and formed four proposed algorithms to improve the performance of Paillier algorithm. EPEA-1 is the first version, and it was designed to improve the security of the Paillier cryptosystem. It enhances the original Paillier method by selecting the best-expected key to utilize in the process and scattering the resulting ciphertext using a proposed technique based on chaotic system. EPEA-2 was designed to enhance algorithm speed by utilizing many collected concepts. EPEA-3 is a hybrid of the two preceding versions (EPEA-1 and EPEA-2). It combines the extra secrecy and the time speed up in a single algorithm to produce a fast and strong new method. Last but not least, EPEA-4 eliminated the delay produced by long key pairs, which reflects on the time of decryption and exacerbates the bottleneck problem of the original Paillier. One of the proposed algorithms (EPEA-3) was chosen to be used in the development of a cloud-based system for managing a secure Electricity Bills Payment Management System (EBPMS). It has been practically and effectively applied on a real cloud. The proposed algorithms were tested by a number of measures to determine the efficiency of the proposed algorithms. According to the results of the test, EPEA-1 algorithm achieves (in various cases) a randomness p-value (0.0590) as a minimum and a negative correlation (0.1242) as a worst-case, which proved the high randomization occurred to the ciphertext. When time reduction is taken into consideration, results showed that the proposed algorithms EPEA-2, EPEA-3, and EPEA-4 achieved the desired goal of decryption time reduction, EPEA-2 and EPEA-3 in key size less than 1024 bit, and EPEA-4 in larger key sizes up to 4kb. In key size 265 (for example) the decryption time in EPEA-2 and EPEA-3 was 0.001sec, whereas it was in EPEA-4, 6.83 e-05 sec (with 4 primes). EPEA-3 can be the best-proposed algorithm because it achieves secrecy with low consumed time, which can qualify it for use in practical implementations to secure the cloud storage.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب