Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư

Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư. Đề xuất một số giải pháp khai phá dữ liệu phân tán đảm bảo tính riêng tư.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT&TT Nguyễn Văn Chung ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHAI PHÁ DỮ LIỆU PHÂN TÁN ĐẢM BẢO TÍNH RIÊNG TƯ Chuyên ngành : Khoa học máy tính Mã số : 9480101 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUN - NĂM 2023 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Đức Sự TS Nguyễn Văn Tảo Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Đại học Thái Nguyên, họp Vào hồi ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Mỗi ngày, hàng triệu giao dịch điện tử thực hiện, hay hàng tỷ bình luận/cảm xúc bày tỏ trang mạng xã hội Bằng việc khai phá, phân tích nguồn liệu này, tri thức thông tin có giá trị tìm đem lại nhiều lợi ích đáng kể cho tổ chức, cá nhân [1] Trên thực tế, tập liệu chứa thơng tin mang tính chất riêng tư, nhạy cảm như: bệnh lý bệnh nhân, thu nhập khách hàng, quan điểm trị người dùng Vấn đề cản trở lớn hoạt động khai phá liệu Trước thách thức đó, nghiên cứu phát triển giải pháp khai phá tri thức thơng tin hữu ích tiềm ẩn tập liệu thông tin riêng tư, nhạy cảm tồn bên liệu giữ an tồn bí mật bên sở hữu trở thành nhiệm vụ cần thiết quan trọng, thu hút nhiều quan tâm từ cộng đồng nghiên cứu [2] Mục tiêu nghiên cứu Luận án tập trung nghiên cứu ba vấn đề sau đây: - Vấn đề thứ nghiên cứu, đánh giá giải pháp khai phá liệu đảm bảo tính riêng tư có, đặc biệt giải pháp dựa lĩnh vực tính tốn bảo mật nhiều thành viên - Vấn đề thứ hai phát triển số kỹ thuật tính tốn bảo mật nhiều thành viên chứng minh đề xuất hiệu có khả ứng dụng cao phương pháp có - Vấn đề thứ ba dựa kỹ thuật tính tốn bảo mật nhiều thành viên phát triển, đề xuất số giao thức khai phá liệu đảm bảo tính riêng tư cho hai mơ hình liệu phân mảnh theo chiều ngang chiều dọc; đánh giá hiệu tính riêng tư giải pháp Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu luận án phương pháp khai phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư dựa phương pháp tính tốn bảo mật nhiều thành viên - Phạm vi nghiên cứu luận án tập trung vào toán khai liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Cách tiếp cận: luận án tổng hợp, phân tích, đánh giá cơng trình có liên quan tới vấn đề khai phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư, từ đề xuất giải pháp phù hợp để giải vấn đề đặt - Phương pháp nghiên cứu luận án nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm Các nội dung nghiên cứu chính, đóng góp luận án - Thứ nhất, luận án góp phần làm rõ tranh khái quát lĩnh vực khai phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư, đồng thời phát khoảng trống nghiên cứu dựa việc đánh giá số công trình nghiên cứu liên quan - Thứ hai, luận án phát triển số giao thức tính tốn bảo mật nhiều thành viên Giao thức thứ tính tổng bảo mật cải tiến, giao thức thứ hai tính tổng bảo mật tổng quát, giao thức thứ ba cho phép tính tốn tích vơ hướng bảo mật mơ hình ba thành viên dựa giao thức đánh giá đa thức bảo mật, hai giao thức cuối tính độ hỗ trợ bảo mật cho mơ hình tính tốn ba thành viên - Thứ ba, luận án đề xuất giao thức an toàn hiệu để khai phá liệu đảm bảo tính riêng tư cho ngữ cảnh phân tán ngang phân tán dọc Đồng thời, thí nghiệm liệu thật chứng minh khả ứng dụng thực tế giải pháp đề xuất Ý nghĩa khoa học thực tiễn 6.1 Ý nghĩa khoa học - Đề xuất số giao thức tính tốn bảo mật nhiều thành viên an toàn hiệu - Đề xuất giải pháp phân lớp liệu Nạve Bayes đảm bảo tính riêng tư cho mơ hình liệu phân tán ngang giải pháp khai phá luật kết hợp đảm bảo tính riêng tư cho kịch liệu phân tán dọc ba thành viên 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu luận án sử dụng làm sở phát triển ứng dụng khai phá liệu đảm bảo tính riêng tư cho kịch mơ hình liệu phân tán Bố cục luận án - Chương trình bày tổng quan khai phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư - Chương trình bày khái niệm mật mã tính tốn bảo mật nhiều thành viên; phân tích đánh giá số giao thức tính tốn bảo mật nhiều thành viên điển hình để từ phát triển giao thức tính tốn bảo mật nhiều thành viên, bao gồm: giao thức tính tổng bảo mật cải tiến, giao thức tính tổng bảo mật tổng quát, giao thức tính tích vơ hướng bảo mật mơ hình ba thành viên, hai giao thức tính độ hỗ trợ bảo mật cho mơ hình tính tốn ba thành viên - Chương trình bày giao thức để khai phá liệu đảm bảo tính riêng tư cho ngữ cảnh phân tán dọc phân tán ngang CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHAI PHÁ DỮ LIỆU TỪ NHIỀU NGUỒN CÓ ĐẢM BẢO TÍNH RIÊNG TƯ 1.1 Giới thiệu chương Trong chương này, luận án trình bày tổng quan khai phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư, giới thiệu số phương pháp phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư phổ biến: Phương pháp biến đổi ngẫu nhiên, phương pháp tính tốn bảo mật nhiều thành viên, phương pháp ẩn danh liệu Cuối chương này, luận án đánh giá số giải pháp khai phá luật kết hợp từ nhiều nguồn có đảm bảo có đảm bảo tính riêng tư xác định vấn đề luận án cần giải 1.2 Giới thiệu khai phá liệu có đảm bảo tính riêng tư Các nghiên cứu khai phá liệu phân tán có đảm bảo quyền riêng tư liên quan đến ba vấn đề sau [5] Thứ nhất, tổ chức quan phủ muốn cơng bố liệu cho nhà nghiên cứu hay cộng đồng Tuy nhiên, ràng buộc khác mà họ phải bảo vệ quyền riêng tư liệu, ví dụ liệu riêng tư sức khỏe tài Thứ hai, nhóm tổ chức mong muốn đạt kết khai phá tập liệu chung mà không tiết lộ tập liệu riêng bên Thứ ba, người khai phá liệu muốn triển khai mơ hình khai phá liệu từ liệu người dùng, người giữ bí mật liệu họ 1.3 Tổng quan phương pháp khai phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư Về bản, có ba hướng tiếp cận để xây dựng giải pháp PPDM: ngẫu nhiên (randomization), ẩn danh (anonymity), tính toán bảo mật nhiều thành viên (secure multi-party computation-SMC) 1.3.1 Khai phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư dựa phương pháp biến đổi ngẫu nhiên Ý tưởng phương pháp biến đổi ngẫu nhiên: sở liệu ban đầu chứa thông tin riêng tư biến đổi thành sở liệu nhằm che giấu thông tin riêng tư kết trình khai phá liệu sở liệu ban đầu sở liệu sau biến đổi tương đồng độ xác có sai lệch không đáng kể Trong phương pháp biến đổi ngẫu nhiên, hai kỹ thuật sử dụng biến đổi liệu ngẫu nhiên hóa liệu Biến đổi liệu kỹ thuật thay ghi tập liệu gốc ban đầu ghi có cấu trúc ẩn giá trị thực [18], [19], [20], [21] Ngẫu nhiên hóa liệu kỹ thuật thêm giá trị nhiễu vào tập liệu gốc đảm bảo phân bố liệu không thay đổi [22], [23], [24], [25] Mặc dù phương pháp biến đổi ngẫu nhiên hiệu giải pháp PPDM theo hướng tiếp cận phải đánh đổi độ xác kết tốn khai phá liệu tính riêng tư [10], [29] Nếu yêu cầu tính riêng tư cao toán khai phá liệu độ xác giảm xuống ngược lại 1.3.2 Khai phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư dựa phương pháp ẩn danh Một phương pháp đảm bảo quyền riêng tư tương đối phổ biến ẩn danh (anonymity) Khác với kỹ thuật biến đổi ngẫu nhiên, ẩn danh u cầu liệu cơng bố có số lượng thuộc tính định, khiến kẻ cơng khơng tìm thấy thuộc tính cụ thể thơng tin riêng tư ngăn chặn thông tin riêng tư cá nhân bị rị rỉ Do vậy, phương pháp có khả bảo vệ riêng tư liệu số trường hợp Mặc dù phương pháp k-ẩn danh ngăn chặn nguy định danh người dùng từ liệu công bố, nhiên phương pháp thực tế đáp ứng nhu cầu khác chủ sở hữu liệu nhà cung cấp theo mức độ đảm bảo quyền riêng tư Một số chứng minh cho thấy liệu xử lý phương pháp thường không vượt qua số công dễ bị lừa đảo qua internet [29] 1.3.3 Khai phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư dựa phương pháp tính tốn bảo mật nhiều thành viên (SMC) Các giao thức tính tốn bảo mật nhiều thành viên SMC cho phép tính tốn giá trị hàm số bên tham gia giữ riêng tham số đầu vào Nói cách khác, phương thức SMC bảo vệ liệu riêng tư bên sở hữu với mức độ an toàn cao so với hai phương pháp cịn lại Chính thế, luận án tập trung vào giải pháp PPDM dựa SMC 1.3.3.1 Một số giải pháp PPDM cho mơ hình liệu phân tán ngang 1.3.3.2 Một số giải pháp PPDM cho mơ hình liệu phân tán dọc 1.4 Xác định vấn đề luận án cần giải Như vậy, tính đến có nhiều giải pháp đề xuất để giải vấn đề khai phá liệu từ nhiều nguồn có đảm bảo tính riêng tư Tuy nhiên, trình bày phân tích đánh giá trên, giải pháp PPDM tồn nhiều hạn chế Cụ thể giải pháp dựa kỹ thuật biến đổi ngẫu nhiên tương đối hiệu phải đánh đổi độ xác kết tốn khai phá liệu với tính riêng tư liệu bên tham gia, giải pháp tiếp cận theo phương pháp ẩn danh dễ dàng để triển khai khơng đủ an tồn trước cơng mạng cơng khai (ví dụ: Internet), giái pháp PPDM xây dựng dựa giao thức SMC có khả bảo vệ liệu riêng tư bên tham gia thường có độ phức tạp tính tốn truyền thơng lớn Bên cạnh đó, ứng dụng PPDM triển khai thực tế cịn tương đối nghèo nàn Vì vậy, mục tiêu luận án hướng đến giải số vấn đề sau: Phát triển số giao thức tính tốn nhiều thành viên đảm bảo tính bảo mật hiệu phù hợp áp dụng vào giải pháp PPDM, cụ thể là: giao thức tính tổng bảo mật nhiều thành viên, giao thức tích ba véc tơ bảo mật, giao thức tính độ hỗ trợ bảo mật Dựa giao thức tính tốn bảo mật nhiều thành viên đề xuất, phát triển số giải pháp khai phá liệu có đảm bảo tính riêng tư cho hai mơ hình liệu phân mảnh theo chiều ngang chiều dọc có khả triển khai thực tế 1.5 Kết luận chương CHƯƠNG PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN BẢO MẬT NHIỀU THÀNH VIÊN 2.1 Giới thiệu chương Trong chương luận án trình bày số giao thức tính toán bảo mật nhiều thành viên phổ biến phân tích, đánh giá giao thức Từ hạn chế giao thức này, luận án đề xuất số giao thức tính tốn bảo mật nhiều thành viên cải tiến trình bày mục 2.4, đó: - Mục 2.4.1 giao thức Tổng bảo mật cải tiến [CT1] - Mục 2.4.2 giao thức tính Tổng bảo mật tổng quát [CT2] - Mục 2.4.3 giao thức Tích ba véc tơ bảo mật [CT3] - Mục 2.4.4 mục 2.4.5 hai giao thức Tính toán bảo mật độ hỗ trợ thành viên [CT4], [CT5] 2.2 Một số khái niệm 2.3 Một số giao thức tính tốn bảo mật nhiều thành viên phổ biến 2.4 Phát triển số số giao thức tính tốn bảo mật nhiều thành viên 2.4.1 Giao thức tổng bảo mật cải tiến [CT1] a Giao thức Lấy ý tưởng từ giao thức tổng bảo mật [66] trình bày mục 2.3.1.3, giao thức tổng bảo mật cải tiến gồm hai giai đoạn Tuy nhiên, việc cải tiến tập trung giai đoạn giao thức Trong giai đoạn giao thức gốc [66], thành viên 𝑃𝑖 chia nhỏ ngẫu nhiên tổng thành thành phần 𝑣𝑖,𝑗 (𝑗 = 𝑖, 𝑖 + 1, … , 𝑛 − 1), giữ lại phần 𝑣𝑖,𝑖 gửi phần lại cho thành viên 𝑃𝑖+1 , … , 𝑃𝑛−1 Sự khác biệt giao thức đề xuất chỗ 𝑃𝑖 chọn ngẫu nhiên số thành viên thành viên lại để gửi thay gửi cho tất thành viên Chúng ta xem xét mơ hình tính tốn ví dụ có thành viên 𝑃0 , 𝑃1 , 𝑃2 , 𝑃3 , 𝑃4 , 𝑃5 Hình 2 Giai đoạn 1, giao thức tổng bảo mật cải tiến có thành viên Trong ví dụ này, 𝑃1 chia sẻ liệu với 𝑃3 𝑃5 ; 𝑃2 lại gửi liệu cho 𝑃3 , 𝑃4 , 𝑃5 ; 𝑃3 gửi liệu cho 𝑃4 ; 𝑃4 gửi liệu cho 𝑃5 Nói cách tổng quát, giai đoạn giao thức cải tiến thành viên 𝑃𝑖 không gửi phần lại cho thành viên 𝑃𝑖+1 , … , 𝑃𝑛−1 , mà 𝑃𝑖 gửi ngẫu nhiên cho số thành viên bất kỳ, ngẫu nhiên chia làm loại: - Ngẫu nhiên số lượng: có nghĩa số lượng thành viên mà 𝑃𝑖 gửi tới ngẫu nhiên từ đến M - Ngẫu nhiên đối tượng: có nghĩa trước thành viên gửi tới Giai đoạn 2: thực tương tự giai đoạn giao thức tổng bảo mật gốc: - Các 𝑃𝑖 tính 𝑉𝑖′ = 𝑣𝑖,𝑖 + ∑ 𝑣𝑖,𝑘 sau gửi cho 𝑃0 - 𝑃0 tính tổng 𝑉 = 𝑉0 + 𝑉1′ + 𝑉2′ + 𝑉3′ + 𝑉4′ + 𝑉5′ b Đánh giá giao thức - Tính riêng tư: mức độ đảm bảo tính riêng tư 𝑀 − - Tính hiệu quả:  Trường hợp xấu 𝑀(𝑀−1)  Trường hợp tốt 2𝑀 − thông điệp Như số thông điệp nằm khoảng [2𝑀 − 3, 𝑀(𝑀−1) ] 2.4.2 Giao thức tính tổng bảo mật tổng quát [CT2] 2.4.2.1 Đặt vấn đề Giao thức tính tổng bảo mật tổng quát (gọi tắt GSSP) đề xuất gồm hai pha sau: a Pha 1: Mỗi thành viên 𝑃𝑖 (𝑖 = 1, 2, … , 𝑛) chia sẻ phần giá trị bí mật 𝑆𝑖 cho t thành viên ngẫu nhiên (1 ≤ t < n) - Bước 1: Mỗi thành viên 𝑃𝑖 chia giá trị bí mật 𝑆𝑖 thành (t+1) phần bí mật 𝑆𝑖 = 𝑆𝑖0 + 𝑆𝑖1 + ⋯ + 𝑆𝑖𝑡 , 𝑃𝑖 giữ lại 𝑆𝑖0 - Bước 2: Mỗi thành viên 𝑃𝑖 lựa chọn ngẫu nhiên bí mật t số khác nhau: ai1, ai2,…, ait (aij {2,…, n}\{i}) gửi 𝑆𝑖𝑗 cho 𝑃𝑎𝑖𝑗 tương ứng b Pha 2: Tính tổng bảo mật S - Bước 1: Mỗi thành viên 𝑃𝑖 (i = 1, … , 𝑛) nhận giá trị 𝑆𝑗𝑘 từ thành viên 𝑃𝑗 khác, sau thành viên 𝑃𝑖 tính giá trị Di = Si0 + ∑ 𝑺jk Mỗi thành viên 𝑃𝑖 (i = 2, … , 𝑛) gửi Di cho 𝑃1 - Bước 2: P1 tính D = ∑𝒏𝒊=𝟏 𝑫i = ∑𝒏𝒊=𝟏 𝑺i = S 15 hóa giá trị ngẫu nhiên 𝑟𝑖𝑗 Sau đó, thành viên thực lặp để kết nối tất mã thu mã hóa 𝑟𝑗 𝑗 Giai đoạn 3: Các thành viên thực n vịng lặp để hốn vị ngẫu nhiên tập mã kỹ thuật tái ngẫu nhiên Giai đoạn 4: Các thành viên giải mã mã nhận được, theo thứ tự độc lập mã ban đầu, sau kiểm tra giải mã có (g0) không Chi tiết giao thức bảo mật độ hỗ trợ trình bày sau: Đầu vào: Có thành viên, thành viên 𝑃𝑖 có véc tơ riêng ⃗⃗⃗⃗ 𝑈𝑖 = (𝑢𝑖1 , … , 𝑢𝑖𝑚 ) (𝑢𝑖𝑗 ∈ {0,1}; 𝑖 = 1, … , 3; 𝑗 = 1, … , 𝑚) Đầu ra: Kiểm tra = True False Giai đoạn Mã hóa For j = 1, ,m - For i = 1, …, 𝑃𝑖 tính 𝐶𝑖 (𝑗) = (𝑎𝑖𝑗 , ℎ𝑖𝑗 ) = (𝑦 𝛼𝑖𝑗 , 𝑔𝛼𝑖𝑗 ), 𝛼𝑖𝑗 chọn ngẫu nhiên từ [1, q - 1] - 𝑃1 tính 𝐶𝑗 = (𝑎𝑗 , ℎ𝑗 ) = (𝑔𝑢1𝑗 𝑎1𝑗 , ℎ1𝑗 ), gửi 𝐶𝑗 đến 𝑃2 , 𝑢 𝑢 𝑢 𝑢 - 𝑃2 tính 𝐶𝑗 = (𝑎𝑗 , ℎ𝑗 ) = (𝑎𝑗 2𝑗 𝑎2𝑗 , ℎ𝑗 2𝑗 ℎ2𝑗 ), gửi 𝐶𝑗 đến 𝑃3 , - 𝑃3 tính 𝐶𝑗 = (𝑎𝑗 , ℎ𝑗 ) = (𝑎𝑗 3𝑗 𝑎3𝑗 , ℎ𝑗 3𝑗 ℎ3𝑗 ), gửi 𝐶𝑗 đến 𝑃1 , 𝑚 𝑃1 tính 𝐶 = (𝑎, ℎ) = (∏𝑚 𝑗=1 𝑎𝑗 , ∏𝑗=1 ℎ𝑗 ) gửi cho 𝑃2 𝑃3 Giai đoạn Ngẫu nhiên hóa mã For j = 1, , k - For i = 1, , 𝑟 𝑃𝑖 tính 𝐶𝑖 (𝑗) = (𝑎𝑖𝑗 , ℎ𝑖𝑗 ) = ((𝑎⁄𝑔𝑡+𝑗 ) 𝑖𝑗 , ℎ𝑟𝑖𝑗 ), 𝑟𝑖𝑗 chọn ngẫu nhiên từ [1, q - 1] - 𝑃1 tính 𝐶𝑗 = (𝑎𝑗 , ℎ𝑗 ) = (𝑎1𝑗 , ℎ1𝑗 ), gửi 𝐶𝑗 đến 𝑃2 , - 𝑃2 tính 𝐶𝑗 = (𝑎𝑗 , ℎ𝑗 ) = (𝑎𝑗 𝑎2𝑗 , ℎ𝑗 ℎ2𝑗 ), gửi 𝐶𝑗 đến 𝑃3 , 16 - 𝑃3 tính 𝐶𝑗 = (𝑎𝑗 , ℎ𝑗 ) = (𝑎𝑗 𝑎3𝑗 , ℎ𝑗 ℎ3𝑗 ), gửi 𝐶𝑗 đến 𝑃1 Giai đoạn Ngẫu nhiên hoán vị For i = 1, , For j = 1, , k - 𝑃𝑖 (1) (2) tính 𝑅𝑗 = (𝑅𝑗 , 𝑅𝑗 ) = (𝑎𝜋𝑖(𝑗) 𝑦 𝛿𝜋𝑖(𝑗) , ℎ𝜋𝑖(𝑗) 𝑔𝛿𝜋𝑖(𝑗) ) Trong 𝜋𝑖 hoán vị {1, , k} 𝛿𝜋𝑖(𝑗) chọn ngẫu nhiên từ [1, q - 1] - 𝑃𝑖 đặt 𝐶𝑗 = 𝑅𝑗 , sau gửi 𝐶𝑗 cho 𝑃𝑖+1(𝑚𝑜𝑑 𝑛) Giai đoạn Giải mã For j = 1, , k - For i = 1, …, 𝑃𝑖 tính ℎ𝑖𝑗 = (ℎ𝑗 )𝑥𝑖 - 𝑃1 đặt ℎ𝑗 = ℎ1𝑗 sau gửi ℎ𝑗 cho 𝑃2 - 𝑃2 tính ℎ𝑗 = ℎ2𝑗 ℎ𝑗 sau gửi ℎ𝑗 cho 𝑃3 - 𝑃3 tính ℎ𝑗 = ℎ3𝑗 ℎ𝑗 sau gửi ℎ𝑗 cho 𝑃1 𝑃1 tính 𝑑𝑗 = 𝑎𝑗 ⁄ℎ𝑗 , 𝑑𝑗 = Kiểm tra = True, ngược lại Kiểm tra = Flase Trả giá trị Kiểm tra c Phân tích tính xác Định lý 2.5: Trong Giao thức Bảo mật độ hỗ trợ trình bày mục b, tồn rõ “1” danh sách giải mã {d1, , dm} t ≤ s ≤ n Nếu khơng có rõ “1” danh sách giải mã, s < t d Phân tích tính riêng tư Định lý 2.6: Giao thức Bảo mật độ hỗ trợ bảo trình bày mục b có khả bảo vệ tính riêng tư thành viên trung thực chống lại thành viên thông đồng e Phân tích tính hiệu - Chi phí truyền thơng: 17 Bảng 2.3 Chi phí truyền thơng Số vịng lặp Số thông điệp 9(2m+6k) Số bit 9(2m+6k)K - Độ phức tạp tính tốn: Bảng 2.4 Độ phức tạp tính tốn giao thức Bảo mật độ hỗ trợ Loại phép toán Phép lũy thừa Phép nhân Phép nghịch đảo Số phép toán 3(2𝑚 + 4𝑘) 3(2𝑚 + 4𝑘) 6𝑘 Số vòng lặp 3 Như vậy, độ phức tạp tính tốn tổng thể giao thức tương đương với độ phức tạp Zhong [63], thấp nhiều so với độ phức tạp Vaidya Clifton [60] Li cộng [79] 2.4.5 Giao thức Tính độ hỗ trợ bảo mật [CT5] 2.4.5.1 Tổng quan 2.4.5.2 Thiết kế giao thức Ý tưởng giao thức sau: Với giá trị 𝑢𝑖𝑗 , thành viên giữ 𝑢𝑖𝑗 mã hóa giá trị khóa cơng khai Lưu ý khơng có trợ giúp tất thành viên không thành viên giải mã mã hóa Bằng tính chất cộng đồng cấu sơ đồ Elgamal, thành viên lặp n vòng để kết nối tất mã giá trị nhị phân 𝑢𝑖𝑗 để có mã ∑𝑛𝑖=1 𝑢𝑖𝑗 Kết thúc bước này, thành viên thu m mã hóa 𝜆1 , , 𝜆𝑚 Các thành viên thực lặp n vòng để hoán vị ngẫu nhiên tập mã 𝜆1′ , … , 𝜆′𝑚 Các thành viên thực giải mã mã nhận được, theo thứ tự độc lập mã ban đầu Sau đếm xem có giải mã (𝑔0 ) (giá trị với độ hỗ trợ) Giao thức Tính độ hỗ trợ bảo mật: 18 Đầu vào: Có thành viên, thành viên Pi có véc tơ riêng ⃗⃗⃗⃗ 𝑈𝑖 = (𝑢𝑖1 , … , 𝑢𝑖𝑚 ) (𝑢𝑖𝑗 ∈ {0,1}; 𝑖 = 1, … , 3; 𝑗 = 1, … , 𝑚) Đầu ra: 𝑠 = ∑𝑚 𝑗=1 ∏𝑖=1 𝑢𝑖𝑗 Giai đoạn Mã hóa For j = 1, ,m - For i = 1, …, 𝑃𝑖 tính 𝐶𝑖 (𝑗) = (𝑎𝑖𝑗 , ℎ𝑖𝑗 ) = (𝑔𝑢𝑖𝑗 𝑦 𝛼𝑖𝑗 , 𝑔𝛼𝑖𝑗 ), 𝛼𝑖𝑗 chọn ngẫu nhiên từ [1, q - 1] - 𝑃1 tính 𝐶𝑗 = (𝑎𝑗 , ℎ𝑗 ) = (𝑔−𝑛 𝑎1𝑗 , ℎ1𝑗 ), gửi 𝐶𝑗 đến 𝑃2 , - 𝑃2 tính 𝐶𝑗 = (𝑎𝑗 , ℎ𝑗 ) = (𝑎𝑗 𝑎2𝑗 , ℎ𝑗 ℎ2𝑗 ), gửi 𝐶𝑗 đến 𝑃3 , - 𝑃3 tính 𝐶𝑗 = (𝑎𝑗 , ℎ𝑗 ) = (𝑎𝑗 𝑎3𝑗 , ℎ𝑗 ℎ3𝑗 ), gửi 𝐶𝑗 đến 𝑃1 Giai đoạn Ngẫu nhiên hóa hốn vị For i = 1, , For j = 1, , m - 𝑃𝑖 (1) (2) tính 𝑅𝑗 = (𝑅𝑗 , 𝑅𝑗 ) = (𝑎𝜋𝑖(𝑗) 𝑦 𝛿𝜋 (𝑗) 𝛿 𝑖 , ℎ (𝑗) 𝑔 𝜋𝑖 (𝑗) ) 𝜋𝑖 Trong 𝜋𝑖 hốn vị {1, , m} 𝛿𝜋𝑖 (𝑗) chọn đồng từ [1, q - 1] - 𝑃𝑖 đặt Cj = Rj, sau gửi Cj cho 𝑃𝑖+1(𝑚𝑜𝑑 3) Giai đoạn Tính tốn thành phần For j = 1, , m - For i = 1, …, 𝑃𝑖 tính ℎ𝑖𝑗 = (ℎ𝑗 )𝑥𝑖 - 𝑃1 đặt ℎ𝑗 = ℎ1𝑗 sau gửi ℎ𝑗 cho 𝑃2 - 𝑃2 tính ℎ𝑗 = ℎ𝑗 ℎ2𝑗 sau gửi ℎ𝑗 cho 𝑃3 - 𝑃3 tính ℎ𝑗 = ℎ𝑗 ℎ3𝑗 sau gửi ℎ𝑗 cho 𝑃1 Giai đoạn Giải mã