◆游永興

（湖北警官學(xué)院 湖北 430034）

網(wǎng)上信息比對的隱私保護(hù)

◆游永興

（湖北警官學(xué)院 湖北 430034）

網(wǎng)上信息的隱私保護(hù)是網(wǎng)絡(luò)社會面臨的威脅，安全計(jì)算融合了密碼學(xué)和分布式計(jì)算技術(shù)，可以有效的解決參與方的輸入信息的不必要泄露，利用HASH函數(shù)和門電路協(xié)同計(jì)算可以解決三種情形下信息比對的隱私保護(hù)。

安全計(jì)算；隱私保護(hù)；HASH函數(shù)；OT協(xié)議

0 引言

隨著技術(shù)的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)的普及，人們的隱私保護(hù)變得越來越困難，人們試圖得到信息時(shí)自己的隱私常被多余的泄漏了，如何保護(hù)網(wǎng)購時(shí)信用卡號、消費(fèi)習(xí)慣等不必要泄漏的信息是一個(gè)值得研究的問題，尤其是網(wǎng)絡(luò)攻擊的成本越來越低。網(wǎng)絡(luò)面臨著外部攻擊和內(nèi)部攻擊的雙重威脅，面對外部攻擊的研究較多，內(nèi)部攻擊往往意味著合法用戶的非法得利，特別是詐騙團(tuán)伙往往要在內(nèi)部人的協(xié)助下才能得到非法的利益，另外合法用戶的權(quán)利濫用也是值得警惕的。

在網(wǎng)絡(luò)的使用中，網(wǎng)上信息比對是一個(gè)經(jīng)常需要進(jìn)行的活動，常見的比如身份證號碼、銀行卡號、QQ賬號等都需要在網(wǎng)上利用信息比對才能完成特定的活動，特別是密碼和驗(yàn)證碼的比對風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)高，如何在網(wǎng)上信息比對中完成信息的比對時(shí)比對雙方和第三方都不能夠知道除了結(jié)果外多余的信息，最低要保證如果比對不一致的話雙方不能知道對方的原始信息是什么。

1 安全計(jì)算的由來

1976年W.Diffel和M.Hellman在文[1]中提出了公鑰密碼的新概念，為密碼學(xué)的研究開創(chuàng)了一個(gè)新的時(shí)代；1982年姚期智在文[2]中利用公鑰密碼設(shè)計(jì)出了可以實(shí)現(xiàn)安全兩方計(jì)算的協(xié)議，其中提到了有名的百萬富翁問題：

Alice和Bob是兩個(gè)百萬富翁，Alice有i百萬美元，Bob有j百萬美元，。兩個(gè)人試圖決定i和j的大小，但除了i和j的大小關(guān)系以外，不能讓對方得到更多的信息。Alice有個(gè)公開的公鑰加密函數(shù)，相應(yīng)的私鑰解密函數(shù)為。協(xié)議如下：

（1）Bob選擇一個(gè)任意的N比特的整數(shù)x，并且保密的計(jì)算；

（2）Bob給Alice發(fā)送數(shù)值k-j+1；

（3）Alice保密的計(jì)算；

（4）Alice生成一個(gè)N/2比特長的素?cái)?shù)p，計(jì)算對于所有的u（如果有兩個(gè)模p之差小于等于2就重新生成新的p直到滿足條件）；

（5）Alice將這個(gè)素?cái)?shù)p和下面的10個(gè)數(shù)發(fā)給Bob：，這些數(shù)都是模p的結(jié)果；

（6）Bob找其中的第j個(gè)數(shù)，如果它等于x模p的話i大于等于j，不然的i小于j；

（7）Bob告訴Alice他的結(jié)論。

通過協(xié)議的過程，Alice和Bob知道了兩個(gè)人誰更富有，但是不知道對方到底有多少美元，這樣就在比較的同時(shí)保護(hù)了雙方的隱私。

可以看出，安全雙方計(jì)算就是甲乙雙方有兩個(gè)輸入信息x和y，通過協(xié)議雙方計(jì)算f（x，y）的值（百萬富翁問題就是f（x，y）等于x和y之間的大小關(guān)系），并且甲乙雙方都沒有辦法知道另外一方的輸入信息x和y，這樣就可以很好的保護(hù)雙方輸入信息的隱私。

1981年Radin提出了不經(jīng)意傳輸[3]（Oblivious Transfer，下文中簡稱為OT協(xié)議）：Alice有個(gè)信息，Bob通過一定的概率獲得這個(gè)信息，但是Alice不知道Bob是否得到這個(gè)信息。將OT協(xié)議與門電路結(jié)合在一起可以得到加門和乘門的安全協(xié)同計(jì)算：

（1）加門的安全協(xié)同計(jì)算

步驟 1：Alice 對她的輸入比特信息，找和，使得，將發(fā)送給 Bob。Bob 做同樣的操作，對它的輸入信息比特，找和，使得，將發(fā)送給 Alice；

步驟 2：Alice 計(jì)算，Bob 計(jì)算；

步驟 3：Alice 和 Bob 將第二步中計(jì)算出的結(jié)果發(fā)送給第三方。

輸出：第三方計(jì)算出，也可以將結(jié)果告訴Alice和Bob。

（2）乘門的安全協(xié)同計(jì)算

步驟 1：Alice 對她的輸入比特信息，找和，使得，將發(fā)送給 Bob。Bob 做同樣的操作，對它的輸入信息比特，找和，使得，將發(fā)送給 Alice；

步驟 2：Alice和Bob利用OT協(xié)議，Alice作為發(fā)送者擁有信息和，Bob有一個(gè)選擇，協(xié)議輸入為Bob得到；

步驟 3：Alice 和 Bob利用OT協(xié)議，Alice作為發(fā)送者擁有信息和，Bob有一個(gè)選擇，協(xié)議輸入為Bob得到；

步驟 4：Alice計(jì)算，Bob計(jì)算，將和發(fā)送給第三方。

輸出：第三方計(jì)算出，也可以將結(jié)果告訴Alice和Bob。

非門同樣可以進(jìn)行安全協(xié)同計(jì)算，但由于非門從輸出可以看出輸入的特點(diǎn)，沒有辦法保護(hù)原始信息的隱私，而且非門通常在門電路中使用很少，對于隱私保護(hù)沒有明顯的影響。

2 可保護(hù)隱私的網(wǎng)上信息比對

對于網(wǎng)上信息比對而言，有三種情形可以利用上面的方法解決隱私保護(hù)：

第一種是兩個(gè)信息只需比對前面一位或者少數(shù)幾個(gè)位置比特值的大小，利用百萬富翁協(xié)議就行了，比如比對五個(gè)比特位的大小只需將前面的百萬富翁協(xié)議中計(jì)算10個(gè)數(shù)字改為計(jì)算32個(gè)數(shù)字，然后執(zhí)行協(xié)議就夠了。

第二種是兩個(gè)信息需要知道是否完全一致，比如Alice有個(gè)信息，Bob有個(gè)信息，雙方想知道對方的信息是否和自己一致，可以利用Hash函數(shù)的單向性進(jìn)行設(shè)計(jì)。

設(shè)Alice有公開的公鑰加密函數(shù)和對應(yīng)的私鑰解密函數(shù)，Bob有公開的公鑰加密函數(shù)和對應(yīng)的私鑰解密函數(shù)，雙方通過公開渠道協(xié)商了Hash函數(shù)。Alice有信息，Bob有信息，協(xié)議如下：

（1）Alice計(jì)算；

（2）Alice將發(fā)送給Bob；

（3）Bob計(jì)算與自己的比較，將相等或者不相等的結(jié)論發(fā)送給Alice。

協(xié)議完成之后，如果與相等則協(xié)議完成了它的任務(wù)；如果與不相等，由于Hash的單向性，對方也無法知道自己的信息，從而在完成比較的同時(shí)沒有泄露更多的信息。

第三種雙方知道信息想知道是否只是相差很少幾個(gè)比特，可以利用門電路的安全協(xié)同計(jì)算進(jìn)行比較。如果Alice擁有信息，Bob擁有信息，Alice和Bob利用門電路的安全協(xié)同計(jì)算的值。雙方將只有幾個(gè)比特位為非0的Hash值列表后和的值進(jìn)行比較，就可以知道雙方信息是否相差幾個(gè)比特甚至是哪幾個(gè)比特，但是如果的值不在預(yù)先計(jì)算的表中，雙方也無法知道對方的信息，從而保護(hù)了信息的隱私。

3 結(jié)束語

由于安全協(xié)同計(jì)算的特點(diǎn)，協(xié)議執(zhí)行后可以很好保護(hù)信息比對參與方的隱私，隨著社會的發(fā)展信息比對的形式和要求越來越新，比如信息比對中需要知道兩個(gè)信息相似程度時(shí)的隱私保護(hù)、網(wǎng)上信息比對對參與方的主動參與程度等等都是未來值得進(jìn)一步研究的方向。

[1]W.Diffle and M.Hellman,New Directions in Cryptograghy[J],IEEE Trans Inform Theory,1976.

[2]Yao A C,Protocols for Secure Computations[C],In Proceedings of 23th Annual IEEE Symposium on Foundations o f Computer Science,1982.

[3]M.O.Radin,How to Exchange Secrets by Oblivious Tr ansfer[R],Tech Memo TR-81,Aiken Computation Laborat-or y，1981.

湖北省教育廳科研項(xiàng)目《安全計(jì)算及其應(yīng)用》（編號B2015071）。