基于博弈论的委托计算协议设计

摘要

委托计算是非协作参与方之间的一种计算协议，其计算结果受参与者行为选择的影响。理性委托计算是传统委托计算与博弈论融合发展的产物，它将传统的委托计算研究进行了扩展，通过设置效用函数来保证计算计算结果的正确性，无需再返回计算结果的证明。从这个角度看，理性委托计算更适用于蓬勃发展的大数据环境，构造实用的理性委托计算协议也具有一定的挑战。 论文以密码学、博弈论为工具，对理性委托计算方案的设计与安全性进行研究，研究内容涉及基于全同态加密的理性委托计算协议、可证明安全的理性委托计算协议、基于博弈论与信息论的理性委托计算协议。具体工作如下： （1）基于全同态加密的理性委托计算协议。首先，利用博弈委托代理理论，构造一种新的委托计算博弈模型；其次，结合全同态加密技术，构造理性委托计算协议；最后，对协议进行实验与分析，结果表明，该协议不但保证了安全性和正确性，并且保证了参与者的利益，全局可达帕累托最优。 （2）可证明安全的理性委托计算协议。首先，在委托计算中引入博弈理论并分析理性参与者的行为偏好，利用博弈论构建理性委托计算博弈模型并设计其安全模型；其次，结合YAO的混淆电路可随机化重用的优势以及全同态加密技术，构造理性委托计算协议；最后，根据理性安全模型证明了协议的安全性和输入输出的隐私性，性能分析表明了协议的有效性。 （3）基于信息论与博弈论的理性委托计算协议。首先，根据分析参与者行为策略设计博弈模型，该模型包括参与者集合、信息集、行为策略集和效用函数。其次，根据博弈模型中纳什均衡与信道容量的结合，设计了理性委托计算方案。最后，对方案进行分析与证明，当委托方与计算方都选择诚实策略时，他们的效用可以达到最大，即全局可以达到纳什均衡状态，计算效率也得到了提高。

目录

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1 委托计算

1.2.2 理性委托计算

1.2.3 可证明安全的研究进展

1.3研究的主要内容和结构安排

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 论文结构安排

第2章 基础知识

2.1博弈论基础知识

2.1.1 博弈论

2.1.2 委托代理理论

2.1.3 帕累托最优

2.1.4 纳什均衡

2.2密码学基础知识

2.2.1 全同态加密

2.2.2 基于离散对数假设的数字承诺

2.2.3 混淆电路

2.2.4 可重用混淆电路

2.2.5 语义安全

2.3信息论基础知识

2.3.1 互信息

2.3.2 平均互信息量

2.3.3 信道容量

2.4本章小结

第3章 基于全同态加密的理性委托计算协议

3.1引言

3.2委托计算博弈模型

3.2.1 参与者

3.2.2 外生随机变量

3.2.3 策略集合

3.2.4 支付函数

3.2.5 风险规避

3.2.6 期望效用函数

3.2.7 总期望效用

3.3理性委托计算协议

3.3.1 初始化阶段

3.3.2 委托计算和承诺阶段

3.3.3 验证和支付阶段

3.4协议分析

3.4.1 安全性分析

3.4.2 正确性分析

3.4.3 实验分析

3.5本章小结

第4章 可证明安全的理性委托计算协议

4.1引言

4.2理性委托计算算法

4.3博弈分析及其安全模型

4.3.1 博弈模型分析

4.3.2 安全模型分析

4.4理性委托计算协议构造

4.5安全性分析

4.6性能分析

4.7本章小结

第5章 基于博弈论与信息论的委托计算协议

5.1引言

5.2博弈模型分析

5.2.1 参与者

5.2.2 信息集

5.2.3 可行策略集

5.2.4 效用函数

5.3理性委托计算协议

5.3.1 协议参数

5.3.2 初始化阶段

5.3.3 委托计算阶段

5.3.4 参与者能力极限

5.3.5 支付阶段

5.4协议分析

5.5实验分析

5.6本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

图版

表版

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

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