东北大学学报(自然科学版)2024,Vol.45Issue(4) :457-463,506.DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.04.001

基于LU分解的安全外包求解线性代数方程组方法

Secure Outsourcing Method for Solving Linear Algebraic Equations Based on LU Decomposition

冯达 周福才 吴淇毓 李鲍
东北大学学报(自然科学版)2024,Vol.45Issue(4) :457-463,506.DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.04.001

基于LU分解的安全外包求解线性代数方程组方法

Secure Outsourcing Method for Solving Linear Algebraic Equations Based on LU Decomposition

冯达 1周福才 1吴淇毓 1李鲍1
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作者信息

  • 1. 东北大学 软件学院,辽宁 沈阳 110169
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摘要

由于现有协议的安全性为基于某种安全假设的计算安全,依赖于敌手的计算能力,因此,本文针对恶意敌手模型,使用矩阵伪装技术对方程的系数矩阵进行隐藏,结合矩阵的LU分解(lower-upper decomposition)算法,提出一种新的信息论安全外包求解线性代数方程组(information-theoretically secure outsourcing of linear algebraic equations,ITS-OutsLAE)方法.与之前的研究相比,在保持计算和通信复杂度与现有最优方案保持一致的同时,首次将方程组唯一解的安全性提升至信息论安全(完美保密).给出了形式化的安全性证明,并通过理论分析和实验证明了所提方法的实用性.

Abstract

All existing protocols are computationally secure,each of which is based on a certain security assumption and depends on the computational power of the adversary.This paper uses the matrix masking technique to hide the coefficient matrix.Combined with the LU(lower-upper)decomposition algorithm,a new information-theoretically secure outsourcing of linear algebraic equations method is proposed in malicious adversarial model.Compared with the previous protocol,the security of the unique solution is improved to information-theoretic security(perfect secrecy)for the first time,without sacrificing the complexity of computation and communication.A formal security proof is provided,and the practicality is proved theoretically and experimentally.

关键词

线性代数方程组/信息论安全/安全外包/LU分解/恶意敌手模型

Key words

linear algebraic equations/information-theoretic security/secure outsourcing/LU decomposition/malicious adversarial model

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基金项目

国家自然科学基金(62072090)

国家自然科学基金(62202090)

国家自然科学基金(62173101)

辽宁省自然科学基金医工交叉联合基金(2022-YGJC-24)

中央高校基本科研业务费专项(N2217009)

出版年

2024
东北大学学报(自然科学版)
东北大学

东北大学学报(自然科学版)

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.507
ISSN:1005-3026
参考文献量18
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