摘 要

在多个用户参与的网络中，实现多用户协作计算最终得出结果，各个用户互不信任，且各个用户正确地输入私有信息且不被泄露，这就是安全多方计算。安全多方计算打破了传统分布式计算方法和信息安全的局限,对解决网络上的数据安全问题具有非常重要的意义。

微信支付覆盖我们生活的方方面面，作为移动支付的重要方式之一，微信支付规模持续扩大。本毕业设计将结合我国社会人际交往的实际特点和需求，应用安全多方计算的算法协议，以微信为载体，对于集体消费场景的支付问题进行设计，提出基于同态加密的方案，以实现对网络传输数据的加密保护，保障信息安全，在个人隐私保护的前提下实现真实意愿的付款需求。

关键词：安全多方计算；密码学；同态加密；RSA；匿名投票

Abstract

In a network with multiple users participating, multi-user cooperative computation is finally realized, and each user does not trust each other, and each user correctly inputs private information and is not leaked, which is safe multi-party computation. Secure multiparty computing breaks the limitations of traditional distributed computing methods and information security, and is of great significance to solve the data security problems on the network.

WeChat payment covers all aspects of our life. As one of the important ways of mobile payment, WeChat payment scale continues to expand. This paper will combine the actual characteristics and needs of social interpersonal communication in our country, apply the algorithm protocol of secure multi-party computation, take WeChat as the carrier, design the payment problem of collective consumption scenario, and propose a scheme based on homomorphic encryption, which has realized the encryption protection of network transmission data, guaranteed the information security, and realized the real payment demand under the premise of personal privacy protection.

Key Words：secure multiparty computation；cryptography；homomorphic encryption；RSA；anonymous voting

目 录

第1章 绪论 1

1.1 设计背景与意义 1

1.2 安全多方计算国内外研究现状 1

1.3 研究内容与预期目标 1

1.3.1研究内容 1

1.3.2预期目标 2

第2章 安全多方计算 3

2.1 安全多方计算基本概念 3

2.2 安全多方计算模型 3

2.2.1参与者 3

2.2.2计算模型 3

2.3 密码学概述 5

2.3.1数字签名 5

2.3.2比特承诺 5

2.4 本章小结 5

第3章 基于RSA的匿名投票算法 7

3.1 主要算法流程 7

3.2 匿名算法 8

3.2.1系统参数 8

3.2.2选票认证 8

3.2.3投票 9

3.3 本章小结 9

第4章 安全多方计算在匿名投票中的研究 11

4.1 一个基础的投票协议 11

4.1.1基础协议的描述 11

4.1.2基础协议的不足 13

4.2 改进的基于安全多方计算的投票协议 14

4.2.1新的选票结构 14

4.2.2新协议的具体描述 15

4.3 改进后协议的安全性分析 18

4.4 改进后协议与原协议的对比 18

4.5 本章小结 19

第5章 以微信为载体的匿名投票系统设计与实现 21

5.1 需求分析 21

5.2 系统设计 21

5.2.1系统模式 21

5.2.2系统的主要功能 22

5.3 本章小结 25

第6章 总结与展望 27

6.1研究工作总结 27

6.2 未来工作展望 27

参考文献 29

致谢 31

第1章 绪论

1.1 设计背景及意义

互联网飞速发展，越来越多的方案需要多人协作完成，但是这样的协作任务中，用户之间的信任程度是不一样的，他们可能互相信任，也可能不完全信任。为了解决这样的合作问题，出现了安全多方计算的概念。

现代我国的人际关系是在祖辈流传下来的传统文化的基础上形成并发展起来的。但在新经济条件下人们很多工作的落脚点往往都是追求经济利益，使得人们交往过程中带者明显的商品化和功利化，个人主义非常突出。人际和谐是以平均主义为前提的。当今社会聚餐社交流行，人们不可避免地会遇到集体支付时对于请客还是AA制的尴尬状况。在提倡勤俭节约的大环境下，大可不必纠结于中国人固有的面子问题，而AA制已然成为一种潮流。本设计结合我国人际交往的特点和需求，应用多方安全计算的算法协议，对于集体消费场景的支付问题进行设计。

1.2 安全多方计算国内外研究现状

安全多方计算的这一概念最早是姚智星在1982年提出的百万富翁问题：两个百万富翁不想向对方透露自己具体有多少钱，但想比较他们两人谁更有钱。把这个问题抽象转换成数学模型，即两方互不信任，希望协作计算结果但是又要保证各自是秘密输入。计算结束后，双方只可以知道计算的结果，不可以知道任何其他的信息。后来学者们把两方拓展到多方，就形成了安全多方计算的模型，即多个成员各自拥有私密输入，且他们彼此互不信任，他们希望通过共同计算一个函数，每位成员都能得到最终的输出结果，而不知道除此以外的其他成员的任何私密信息。

最初的安全多方计算协议设计常数轮安全协议时，通常用零知识证明，以此对参与方的行为进行约束，国外专家学者陆续提出不适用零知识证明的安全协议、更加优化和通用的方法、在诚实方占大多数的情况的预处理模型等。国内研究安全两方计算协议中的不稳定性和不公平性的分析、在非完备信息条件下构建了一个复杂的两方计算协议等。