软件工程学院本科生团队获全国最高级别网络安全赛事大奖
发布时间:2022-09-18

近期,第十五届全国大学生信息安全竞赛作品赛圆满收官,由华东师范大学软件工程学院2020级本科生姜莹颖、曹博、杨政和2018级本科生周恬慧组成的参赛团队“夏雨岛小分队”凭借作品《基于SM2多密钥全同态构型的轻量级隐私保护基因组序列分析系统》斩获全国一等奖,曹珍富教授团队的周俊副教授荣获“优秀指导教师”奖。

全国大学生信息安全竞赛在教育部高等教育司、工业和信息化部信息安全协调司指导下,由教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会主办,是我国级别最高、覆盖范围最广、影响力最大的网络安全赛事,隶属于教育部A类学科竞赛行列。本届比赛吸引了来自全国共191所高校的2692名师生,参赛作品达到840份。经过通讯评议和决赛会评的激烈选拔,全国共产生179支队伍分别获一、二、三等奖,其中一等奖39项,二等奖61项,三等奖79项。


基于多密钥全同态构型,守护患者基因隐私信息


全基因组关联分析,也称GWAS。作为一类热门的遗传分析方法,通过将上百万个单核苷酸标记,筛选出与复杂性状表现型变异相关联的分子标记,进而分析这些分子标记对表现型的遗传效应,为疾病预防及治疗、生物医学研究、司法鉴定等领域提供新的突破口。该方法需要对一个群体的单核苷酸基因位点SNP进行比对,而每一个个体拥有的SNP数量巨大,而需要大量的存储、计算资源,所以,一般资源受限的本地用户通常将复杂的基因测试任务外包给资源充足的云服务器完成。然而,云服务器通常工作在半可信或恶意敌手模型下,不仅有可能窃取并泄露用户的敏感基因信息,甚至还会通过任意行为破坏协议的正确执行,返回错误的基因测序结果。

为了解决上述挑战性问题,参赛团队在准确把握与分析国内外隐私保护基因组序列分析相关领域最新研究结果存在的不足与缺陷的基础上,提出了一个基于国密算法SM2的多密钥全同态构型和轻量级隐私保护基因组序列分析系统。首先,不依赖计算、通信开销巨大的公钥全同态加密,依据混合加密原则,构造了一个支持密文打包的轻量级的多密钥全同态构型密码原语MKCHC。该密码原语在实现大批量密文计算的同时,资源受限的本地用户端公钥加密的使用次数复杂度为O(1),即与用户的数据集大小无关,云服务器的计算开销和通信开销复杂度为O(1),与计算任务个数无关,实现了多用户场景下隐私计算的轻量化。同时,在此基础上进一步构建了隐私保护基因组序列分析方案,并将算法落地实现,最终完成了比赛作品——基于SM2的多密钥全同构型轻量级隐私保护基因组序列分析系统。

参赛团队队长姜莹颖表示,比赛是对个人能力,尤其是发现问题、解决问题以及密码方案设计、编程能力的全方位提升。“参赛作品从想法到真正实现,是和指导教师、团队伙伴们一次次腾讯会议聊出来的。大家互相交流并克服在完成自己的任务中遇见的困难,很感谢遇见这样的团队,让我获得了成长,我感觉作为一名密码与网络安全方向本科生大有可为。”

本次获奖是华东师范大学软件工程学院可信任数字技术实验室继2021年获得第十四届全国大学生信息安全竞赛作品赛二等奖后再创佳绩。获得该项全国赛事的最高奖项,彰显了学院本科生在密码与网络安全领域的“硬实力”,也是学院对本科生培养的又一次成功实践。


华东师范大学软件工程学院

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