HOMOMORPHIC ENCRYPTION OF CLOUD DATA BY THE MATRIX POLYNOMIAL METHOD

Abstract

Предметом дослідження є шифрування інформації в хмарних обчисленнях і сховищах даних. Хмарні технології дозволяють значно скоротити витрати на ІТ-інфраструктуру і гнучко реагувати на зміни обчислювальних потреб. В такому випадку має бути забезпечено можливість проведення обчислень над зашифрованими даними без їх дешифрування. Таку властивість має повністю гомоморфне шифрування. Метою даної статті є підвищення ефективності повністю гомоморфного шифрування (ПГШ) на основі матричних поліномів за допомогою методу пакетного шифрування в один шифротекст декількох відкритих текстів з наступною комплексною обробкою зашифрованих даних. Пакетне шифрування зводиться до того, що при одній операції над двома шифротекстами відбувається одночасне виконання операцій покоординатно над усіма даними, що містяться в цих шифротекстах у вигляді відкритих текстів (SIMD). Завданнями визначено побудову алгоритмів повністю гомоморфного шифрування даних за допомогою матричних поліномів. У статті використано методи шифрування: з використанням китайської теореми про залишки; шляхом запису в одній матриці декількох різних власних значень при різних власних векторах; за допомогою інтерполяції матричних поліномів. В результаті описано та проаналізовано можливі підходи до побудови пакетних ПГШ на підставі матричних поліномів, а також представлено набір алгоритмів, що реалізують криптосхему ПГШ з інтерполяцією матричних поліномів. Наведені алгоритми і криптосхеми дозволяють передавати інформацію в повідомленнях і дані в запитах як відкритий текст, бо над шифрованими даними можна здійснювати необмежену кількість складних алгебраїчних операцій. Це, у свою чергу, ускладнює можливість дешифрування і зчитування даних без знання всього алгоритму. Було показано, що побудовані криптосхеми перевершують аналоги по ефективності, які розроблені дослідниками з IBM. Можна зробити наступний висновок: пакетне повністю е шифрування на основі матричних поліномів здатне виключити необхідність хоча б часткового дешифрування даних для несанкціонованих обчислень над зашифрованими масивами даних у хмарних сховищах.