ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЫЧИСЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА БИБЛИОТЕК ЧАСТИЧНО И ПОЛНОСТЬЮ ГОМОМОРФНОГО ШИФРОВАНИЯ

Авторы

  • Жанерке Темирбекова Казахский национальный университет имени аль-Фараби
  • Зухра Абдиахметова Казахский национальный университет имени аль-Фараби
  • Гүлзат Түркен Казахский национальный университет имени аль-Фараби

DOI:

https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-130-1-200-211

Ключевые слова:

гомоморфное шифрование, библиотека, индекс доверия, криптографическая устойчивость

Аннотация

Одной из новых тенденций в криптографии является гомоморфное шифрование, которое дает возможность вычислять зашифрованные секретные данные без предварительного их расшифрования. В связи с растущим интересом к подобным технологиям увеличивается количество библиотек, поддерживающих полностью гомоморфное шифрование. Однако из-за относительно молодого возраста области криптографии стандарты и рекомендации по использованию полностью гомоморфных библиотек шифрования все еще разрабатываются. В связи с этим использование этих библиотек без учета проблем криптографической устойчивости используемых библиотек может представлять значительную угрозу информационной безопасности. В статье рассматриваются проблемы практического применения схем гомоморфного шифрования RSA, Эль-Гамаля, Джентри, включая выбор подходящих библиотек и параметров их инициализации для обеспечения достаточного уровня информационной безопасности. Проведено сравнение вычислительной производительности полностью гомоморфной шифровальной библиотеки Джентри для операций сложения и умножения, в результате чего скорость вычислений зашифрованных данных предложенной в статье библиотеки оказалась примерно в 1,52 раза выше.

Биографии авторов

Жанерке Темирбекова, Казахский национальный университет имени аль-Фараби

PhD, старший преподаватель, Алматы, Казахстан, temyrbekovazhanerke2@gmail.com

Зухра Абдиахметова, Казахский национальный университет имени аль-Фараби

PhD, старший преподаватель, Алматы, Казахстан, zukhra.abdiakhmetova@gmail.com

Гүлзат Түркен, Казахский национальный университет имени аль-Фараби

старший преподаватель, Алматы, Казахстан, turken.gulzat@gmail.com

Библиографические ссылки

[1] Salim, Mikail Mohammed, Inyeung Kim, Umarov Doniyor, Changhoon Lee, and Jong Hyuk Park. 2021. "Homomorphic Encryption Based Privacy-Preservation for IoMT" Applied Sciences 11, no. 18: 8757. https://doi.org/10.3390/app11188757

[2] Brakerski Z.; Vaikuntanathan V. Efficient fully homomorphic encryption from (standard) LWE. In Proceedings of the IEEE Symposium on Foundations of Computer Science (FOCS) 2011, Palm Springs, CA, USA, 22–25 October 2011; pp. 97–106

[3] Halevi, S.; Shoup, V. Algorithms in HElib. In Proceedings of the International Cryptology Conference (CRYPTO) 2014, Santa Barbara, CA, USA, 17–21 August 2014; pp. 554–571.

[4] Gentry, C.; Halevi, S.; Smart, N.P. Fully homomorphic encryption with polylog overhead. In Proceedings of the International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques (EUROCRYPT) 2012, LNCS 7237, Cambridge, UK, 15–19 April 2012; pp. 465–482.

[5] A GPU implementation of fully homomorphic encryption on Mtorus. ––https://github.com/nucypher/nufhe.

[6] Pyrkova A. Yu, Temirbekova Zh. E “Use homomorphic encryption for data security” //«Көліктегі инновациялық технологиялар: білі, ғылым, тәжірибе» атты XLII Халықаралық ғылыми-практикалық конференцияның материалдары, 2018 ж., Алматы, Казахстан, (I том), 83 -85 б.

[7] Van Dijk, Marten, Craig Gentry, Shai Halevi, and Vinod Vaikuntanathan. "Fully homomorphic encryption over the integers." In Annual International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques, vol. 12, pp. 24-43. 2010.

[8] Rivest, R.L. On data banks and privacy homomorphism / R.L. Rivest, L. Adleman, M.L. Dertouzos // Foundations of secure computation. -1978. –Vol. 32, no. 4. –Pp. 169-178. http://people.csail.mit.edu/rivest/pubs/RAD78.pdf.

[9] Paillier P. Public-Key Cryptosystems Based on Composite Degree Residuosity Classes // Advances in cryptology, EUROCRYPT'99. — 1999. — P. 223-238. — ISBN 978-3-540-48910-8. — doi:10.1007/3-540-48910-X_16.

[10] Gentry, Craig. "Fully homomorphic encryption using ideal lattices," In Proceedings of the forty-first annual ACM symposium on Theory of computing, pp. 169-178. 2009.

[11] Левитин А. В. Глава 6. Метод преобразования: Схема Горнера и возведение в степень // Алгоритмы. Введение в разработку и анализ — М.: Вильямс, 2006. — С. 284—291. — 576 с. — ISBN 978-5-8459-0987-9

[12] Оценка стойкости криптосистемы Эль-Гамаля // Технические науки в России и за рубежом: материалы IV междунар науч. конф. (г. Москва, январь 2015 г.). М.: БукиВеди, 2015. С. 14-16.

[13] Варновский Н. П., Шокуров А. В. Гомоморфное шифрование // Труды Института системного программирования РАН. 2007. № 12. С. 27–36.

[14] Бабенко П. К. Пакетное симметричное полностью гомоморфное шифрование на основе матричных полиномов // Труды Института системного программирования РАН. 2014. Т. 26. № -5. С. 99–116.

[15] Трепачева А. В. Криптоанализ симметричных полностью гомоморфных линейных криптосистем на основе задачи факторизации чисел//Известия ЮФУ. Технические науки. 2015. № 5 (166). С. 89–102.

[16] Трепачева А. В., Бабенко Л. К. Формальный криптоанализ полностью гомоморфных систем, использующих задачи факторизации чисел//Информационное противодействие угрозам терроризма. 2015. № 24. С. 283–286.

Опубликован

30.01.2024

Как цитировать

Темирбекова, Ж., Абдиахметова, З., & Түркен, Г. (2024). ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЫЧИСЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА БИБЛИОТЕК ЧАСТИЧНО И ПОЛНОСТЬЮ ГОМОМОРФНОГО ШИФРОВАНИЯ. Вестник КазАТК, 130(1), 200–211. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-130-1-200-211

Выпуск

Раздел

Автоматизация, телемеханика, связь, компьютерные науки