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1. 边缘计算下基于区块链的隐私保护联邦学习算法
陈宛桢, 张恩, 秦磊勇, 洪双喜
《计算机应用》唯一官方网站    2023, 43 (7): 2209-2216.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060909
摘要276)   HTML19)    PDF (1974KB)(358)    收藏

针对在边缘计算(EC)场景下进行的联邦学习(FL)过程中存在的模型参数隐私泄露、不可信服务器可能返回错误的聚合结果以及参与训练的用户可能上传错误或低质量模型参数的问题,提出一种边缘计算下基于区块链的隐私保护联邦学习算法。在训练过程中,每个用户首先使用全局模型参数在其本地数据集上进行训练,并将训练得到的模型参数以秘密共享的方式上传至附近的边缘节点,从而实现对用户本地模型参数的保护;然后由边缘节点在本地计算它们所收到的模型参数的份额之间的欧氏距离,并将结果上传至区块链;最后由区块链负责对模型参数之间的欧氏距离进行重构,进而在去除有毒的更新后,再进行全局模型参数的聚合。通过安全分析证明了所提算法的安全性:即使在部分边缘节点合谋的情况下,用户的本地模型参数信息也不会泄露。同时实验结果表明该算法具有较高的准确率:在投毒样本比例为30%时,它的模型准确率为94.2%,接近没有投毒样本时的联邦平均(FedAvg)算法的模型准确率97.8%,而在投毒样本比例为30%时FedAvg算法的模型准确率下降至68.7%。

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2. 基于测量报告信号聚类的指纹定位方法
张海永, 方贤进, 张恩皖, 李宝玉, 彭超, 穆健翔
《计算机应用》唯一官方网站    2023, 43 (12): 3947-3954.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2023010005
摘要159)   HTML4)    PDF (2357KB)(60)    收藏

针对基于加权K最近邻(WKNN)和机器学习算法的指纹库定位方法存在精度和定位效率较低的问题,提出一种基于测量报告(MR)信号聚类的指纹定位方法。首先,把MR信号分为室内、道路和室外这3种属性;其次,利用地理信息系统(GIS)信息将栅格分为建筑物、道路和室外子区域,并将不同属性的MR数据落入对应的属性子区域;最后,借助K均值(K-Means)聚类算法对栅格内的MR信号进行聚类分析,以创建子区域下的虚拟子区域,并采用WKNN算法对MR测试样本进行匹配。此外,利用欧氏距离计算平均定位精度,并通过生产环境的一些MR数据测试了所提方法的定位性能。实验结果表明,所提方法的50 m定位误差占比为71.21%,相较于WKNN算法提升了2.64个百分点;平均定位定位误差为44.73 m,相较于WKNN算法降低了7.60 m。所提方法具备良好的定位精度和效率,可满足生产环境中MR数据的定位需求。

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3. 基于区块链的多方隐私保护 k-means聚类方案
赵乐, 张恩, 秦磊勇, 李功丽
《计算机应用》唯一官方网站    2022, 42 (12): 3801-3812.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2021091640
摘要268)   HTML5)    PDF (3923KB)(89)    收藏

针对现有隐私保护k-means聚类方案迭代效率不高,中心化差分隐私保护k-means聚类方案中服务器会遭受攻击,以及本地化差分隐私保护k-means聚类方案中服务器会返回错误聚类结果的问题,提出了一种基于区块链的多方隐私保护k-means聚类方案(M-PPkCS/B)。利用本地化差分隐私技术的优势及区块链公开透明、不可篡改的特性,首先,设计一种多方k-means聚类中心初始化算法(M-kCCIA),在保护用户隐私的同时,提高聚类的迭代效率,并确保用户联合产生初始聚类中心的正确性;然后,设计一种基于区块链的隐私保护k-means聚类算法(Bc-PpkCA),并构建聚类中心更新算法的智能合约来在区块链上迭代更新聚类中心,从而保证各个用户都能得到正确的聚类结果。在数据集HTRU2和Abalone上进行实验的结果表明,在确保各个用户得到正确聚类结果的同时,两个数据集的准确率分别能达到97.53%和96.19%,M-kCCIA的平均迭代次数与随机化初始聚类中心算法RS的平均迭代次数相比,在两个数据集上分别减少了5.68次和2.75次。

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4. 可验证的隐私保护 k-means聚类方案
张恩, 李会敏, 常键
计算机应用    2021, 41 (2): 413-421.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2020060766
摘要346)      PDF (1269KB)(691)    收藏
针对现有云外包隐私保护 k-means聚类方案存在的效率不高,以及当云服务器不可信或遭受黑客攻击时返回不合理聚类结果的问题,提出了一种可应用于多方隐私保护场景的云外包可验证隐私保护 k-means聚类方案。首先,提出了一种适用于云外包场景的改进的聚类初始化方法,从而有效提高算法的迭代效率;然后,利用乘法三元组技术来设计安全欧几里得距离的计算,并利用混淆电路技术来设计安全计算最小值算法;最后,提出了一种验证算法,使用户仅需一轮通信就实现对聚类结果的验证,并且数据外包后算法的训练完全在云上进行,能够有效减少用户和云的交互。仿真实验表明,所提方案在数据集Synthetic和S1上的准确度分别达到97%和93%,说明隐私保护下的 k-means聚类和明文 k-means聚类的情况近似,适用于医疗、社会科学和商业等领域。
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5. 基于错误学习的自适应等级可搜索加密方案
张恩, 侯缨盈, 李功丽, 李会敏, 李钰
计算机应用    2020, 40 (1): 148-156.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2019060961
摘要436)      PDF (1430KB)(357)    收藏
针对现有分等级可搜索加密方案存在不能有效抵抗量子攻击以及不能灵活添加与删除等级的问题,提出一种基于错误学习的自适应等级可搜索加密(AHSE)方案。首先,利用格的多维特点并基于格上错误学习(LWE)问题,使该方案能有效抵抗量子攻击;其次,构造条件键对用户进行明确的等级划分,使用户只能搜索其所属等级下的文件,实现有效的等级访问控制;同时,设计一种分段式索引结构,其等级能够灵活添加与删除,具有良好的自适应性,可以满足不同粒度访问控制的需求,并且,该方案中所有用户仅共享一张分段式索引表即可实现搜索,从而有效提高搜索效率;最后,理论分析表明,该方案中用户和文件的更新、删除以及等级变动简单、易于操作,适用于动态的加密数据库、云医疗系统等环境。
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6. 面向用户隐私保护的高效基因比对方案
李功丽, 李钰, 张恩, 尹天宇
计算机应用    2020, 40 (1): 136-142.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2019061080
摘要341)      PDF (1224KB)(241)    收藏
针对当前的基因序列比对协议普遍要求一个可信赖的第三方,可能因此造成大范围的隐私数据泄漏的问题,提出了一种基于线性扫描的基因比对方案。首先对两方的基因序列进行基于混淆电路(GC)的编码,然后线性扫描整个基因组数据库并用混淆电路实现客户的基因序列与库中所有基因序列的比对。上述方案可以在保护双方用户隐私的前提下,实现基因比对。不过该方案需要扫描整个基因组数据库,时间复杂度为 On),在基因组数据库较大时效率较低。为了提高基因比对的效率,进一步提出了基于不经意随机存取(ORAM)的基因比对方案,先将基因数据存储在ORAM上,然后只需把目标路径上的数据项取出并用混淆电路进行基因比对。该方案的比对次数和数据库的大小呈亚线性关系,时间复杂度为 O(log n)。实验结果表明,基于ORAM的基因比对方案在实现隐私保护的同时,把比对次数由 On)减小到了 O(log n),明显降低了比对操作的时间复杂度,可以用来进行疾病诊断,尤其适用于基因组数据库较大的场景。
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7. 基于同态加密和Bloom过滤器的云外包多方隐私集合比较协议
张恩, 金刚刚
计算机应用    2018, 38 (8): 2256-2260.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2018010075
摘要540)      PDF (771KB)(369)    收藏
针对目前多方隐私集合比较(PSI)协议计算效率低下以及应用于云环境中会造成用户隐私信息泄露的问题,提出一种基于布隆过滤器(BF)和同态加密的云外包多方隐私集合比较协议。首先,协议中使用基于NTRU Cryptosystems的代理重加密算法将不同公钥加密的密文转换成相同公钥加密的密文,并将大量复杂的计算外包给云服务器;其次,借助BF计算复杂度低、空间利用率高和查询效率高的优点,提高协议运行过程中对信息加密、解密和查询的效率,在协议运行过程中用户仅需进行少量计算,无需交互且不必实时在线。理论分析及实验结果表明,新协议的计算复杂度和通信复杂度是线性的,可以在不泄露用户隐私信息的前提下计算出比较结果,满足现实应用的需求。
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8. 基于混淆布鲁姆过滤器的云外包隐私集合比较协议
张恩, 刘亚鹏
计算机应用    2016, 36 (10): 2723-2727.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2723
摘要584)      PDF (978KB)(430)    收藏
针对基于混淆布鲁姆过滤器的隐私集合比较(PSI)协议中存在参与方信息获取不对等及协议不能有效应用于云环境等问题,将混淆布鲁姆过滤器算法与代理不经意传输协议相结合,提出了一种基于混淆布鲁姆过滤器和代理不经意传输的云外包隐私集合比较协议。首先,该算法通过引入混淆布鲁姆过滤器的概念,解决了传统标准布鲁姆过滤器产生误判的问题,进而达到高效存储和传输大数据的目的;其次,采用代理不经意传输协议,能够将复杂耗时的计算外包给云代理服务器,使得云租户不需实时在线、仅需进行少量计算;最后,在云外包隐私集合比较过程中,云租户间无需交互,能够公平地得到集合比较结果。理论分析和性能对比表明,该算法的通信复杂度和计算复杂度是线性的,并且协议是安全和有效的。
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9. 基于中国剩余定理的可验证理性秘密共享方案
张利远 张恩
计算机应用    2012, 32 (11): 3143-3146.   DOI: 3724/SP.J.1087.2012.03143
摘要812)      PDF (618KB)(514)    收藏
针对目前理性秘密共享方案不能动态添加和删除参与者的问题,结合博弈论和密码学理论,提出一种动态理性秘密共享方案。方案基于中国剩余定理,在秘密重构过程,可以动态添加和删除参与者,另外方案采用可验证的随机函数,能检验参与者的欺骗行为。参与者不知当前轮是否是测试轮,偏离协议没有遵守协议的收益大,理性的参与者有动机遵守协议,最终每位参与者公平地得到秘密。方案不需要可信者参与,满足弹性均衡,能防止成员间的合谋攻击。
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10. 一种基于脉冲耦合神经网络的语音情感识别新方法
梁泽 马义德 张恩溯 朱望飞 汤书森
计算机应用   
摘要1801)      PDF (1143KB)(1182)    收藏
针对汉语语音情感识别问题,提出了一种基于脉冲耦合神经网络(PCNN)的识别方法。该方法将语音转化为语谱图后输入到PCNN,得到输出图像的神经元点火序列及其熵序列作为语音情感的特征,利用其特征实现语音情感识别。实验结果表明,该方法可以有效地识别“高兴”与“平常”这两种不同的情感。该方法将PCNN引入到语音情感识别的应用研究中,开拓了语音和图像信号结合处理的新领域,同时对于PCNN的理论研究和实际应用具有重要的现实意义。
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11. 基于知识的智能测试集成技术研究
眭俊华 张恩阳
计算机应用   
摘要1514)      PDF (782KB)(733)    收藏
从知识的角度,研究一种用于软件测试的崭新技术——基于知识的测试集成技术(Intelligent Testing Integration Technology ,ITIT)。这种技术在相关理论的支持下,能利用多种测试知识,有效集成多种测试方法到软件测试过程中,提高测试方法/技术整体揭错能力和软件可测试性,降低故障率。
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