Arithmetic consistency attack-resistant integrity verification for secure outsourced computing

Ting Liu

doi:10.1016/j.jisa.2025.104218

Arithmetic consistency attack-resistant integrity verification for secure outsourced computing

2025-09-04

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DOI：10.1016/j.jisa.2025.104218

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安全外包计算（SOC）使客户能够将数据和计算任务卸载到云服务器，从而摆脱存储和计算资源的限制。作为一种新型的计算范式，它因其能够在确保数据机密性和完整性的同时提供显著优势而受到广泛关注。为解决现有基于同态加密（HE）的完整性验证方案中计算成本高、缺乏双向验证能力以及易受攻击的问题，本文提出了一种抗算术一致性攻击的完整性验证框架（ACIV）。首先，我们设计了两种结合HE和算术秘密分享（ASS）的验证协议，支持对外包数据和计算结果的完整性验证。轻量级ASS的引入显著降低了验证过程中的计算成本。其次，我们构建了一种新颖的算术一致性攻击方法，揭示了此类验证协议的安全漏洞。恶意攻击者可以轻易利用HE的同态特性来篡改数据。在此基础上，我们提出了相应的对策。在预生成不可变随机数的假设下，优化后的协议有效防御了算术一致性攻击，同时确保了传输过程中的数据机密性和完整性。理论分析和性能评估表明，优化版本比基础协议实现了更强的安全性和更高的效率。本研究为SOC环境中的完整性验证提供了一种可行的解决方案。

Arithmetic consistency attack-resistant integrity verification for secure outsourced computing

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