哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
近年来，哈希函数不断被丰富和完善，其在加密文本传输、身份认证、隐
私信息保护等方面应用广泛。其中，哈希加盐机制是一种向明文信息引入随机
数后进行哈希处理的机制。这种机制能够有效地提高哈希函数的安全性，满足
了本地差分隐私方面对高隐私保护性的需求。因此哈希加盐机制在本地差分隐
私保护方面有着广泛的应用前景。
但是目前对于哈希加盐机制的安全性质研究相对较少。既缺乏对引入盐值
后哈希函数安全性质提高的定量分析，也缺乏对盐值序列合理的限制条件。进
而在本地差分隐私保护中出现“短盐值”和“固定盐值”漏洞。这些漏洞的出
现导致了本地差分隐私保护方面的数据安全性和数据可用性的下降。
为了有效规避盐值漏洞的发生、更精确地提高隐私保护性，本文对哈希加
盐机制进行了安全性分析，定量地得出盐值质量因素变化对哈希函数安全性质
的影响。在此基础上，本文基于哈希加盐机制对随机聚合隐私保护有序响应算
法进行了改进。本文具体工作如下：
1.对盐值序列质量的相关因素做出合理的约束，并基于概率论、信息论定
量地研究盐值序列质量对哈希函数的抗原象性、抗第二原象性和抗碰撞性的影
响。理论公式分析的结果表明，盐值序列长度越长，盐值随机性越强，哈希函
数的抗原象性、抗第二原象性和抗碰撞性就越强，哈希函数的安全性越强。
2.基于哈希加盐机制，对随机聚合隐私保护有序响应算法（RAPPOR）进
行改进，设计了加盐随机聚合隐私保护有序响应算法（S-RAPPOR）。本文分析
并得出了S-RAPPOR算法的隐私预算。其隐私预算的表达式表明，通过控制盐
值长度和随机性可以实现对S-RAPPOR算法隐私预算的定量控制。同时，通过
对比RAPPOR算法，S-RAPPOR算法的隐私预算更低，数据可用性更好。本文
对以上S-RAPPOR算法的优越性进行了理论分析和解释说明。
3.对S-RAPPOR算法的优越性进行实验验证。本文从实验数据的准确率，
精确率和召回率的角度对S-RAPPOR算法进行了评估，并和RAPPOR算法进
行对比。通过对实验结果的对比分析，本文得出了S-RAPPOR算法在准确率，
精确率和召回率上优于RAPPOR算法的结论。
关键词:哈希函数；哈希加盐机制；本地差分隐私；随机聚合隐私保护有
序响应；加盐随机聚合隐私保护有序响应
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Inrecentyears,hashfunctionshavebeencontinuouslyenrichedandimproved,
andtheyarewidelyusedinencryptedtexttransmission,contentidentity
authentication,andprivateinformationprotection.Amongthem,saltedhashfunction
mechanismisamechanismthatintroducesrandomnumbersintoplaintext
informationandperformshashprocessing.Thismechanismcaneffectivelyimprove
thesecurityofthehashfunctionandmeetthedemandforhighprivacyprotectionin
localdifferentialprivacy.Therefore,saltedhashfunctionmechanismhasbroad
applicationprospectsinlocaldiffere