6、基于高性能硬件的加密布隆过滤器研究与应用

基于高性能硬件的加密布隆过滤器研究与应用

1. 布隆过滤器概述

布隆过滤器（Bloom Filter）是一种广受欢迎的数据结构，在分布式网络中用于检测入侵和有效组织网络可靠性。它是一种高效的决策数据结构，通过对每个元素执行多个哈希函数，并将结果值存储在存储数组中，以可移植的方式存储待查询的元素集合。

随着网络技术的发展，布隆过滤器在分布式系统和网络中得到了广泛研究和应用。然而，不断增加的数据导致存储系统的可扩展性面临危机，因此紧凑存储和信息表示成为各种网络和安全应用的关键需求。高级布隆过滤技术可用于识别授权数据中的未授权操作。

目前，标准布隆过滤器在安全传输数据方面效率不高，且大多数变体在哈希单元中使用通用的非加密哈希函数，虽然简单但会因哈希冲突导致较高的误报率。因此，研究人员开始分析在布隆过滤器中部署加密哈希函数的可能性。

2. 加密哈希函数在布隆过滤器中的适用性

某些加密哈希函数，如Tiger哈希和Whirlpool哈希，经过适当修改后非常适合布隆过滤器应用。这些加密哈希函数可以提高布隆过滤器的安全性和整体性能，减少哈希冲突，从而降低误报值。

3. 用于NIDS和隐私保护应用的加密布隆过滤器的开发

为了提高网络安全，抵御入侵攻击，研究人员设计并开发了一种新型的加密Tiger哈希布隆过滤器（Crypto Tiger Hash Bloom Filter，CTHBF）。

3.1 Tiger哈希函数

Tiger哈希函数基于通用的Merkle - Damgard哈希函数，原始的Tiger哈希函数处理512位输入，输出192位哈希值。为了适用于布隆过滤器，研