Published January 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Enhanced Security in Cloud Computing Using Neural Network and Encryption

  • 1. Xi'an University of Science and Technology
  • 2. University of Gujrat
  • 3. Information Technology University

Description

In the last five years, demand for cloud computing among businesses and individual users is increasing immensely because of numerous reasons including, improved productivity, efficiency and speed, cost savings, performance, and most importantly security.Machine learning techniques are making progress in a variety of domains of cloud computing to resolve security concerns and manage data efficiently.In cloud security, a relatively novel approach is Artificial Neural Networks (ANN).We propose a new security design using neural network and encryption to confirm a safe communication system in the cloud environment, by letting the third parties access the information in an encrypted form without disclosing the data of the provider party to secure important information.We recommend a solution based on fully homomorphic encryption (FHE) to handle sensitive information without revealing the original data.The encryption technique we considered is matrix operation-based randomization and encipherment (MORE), which allows the computations to be performed directly on floating-point data within a neural network with a minor computational overhead.In this paper, we examined the speech and voice recognition problem and the performance of the proposed method has been validated in MATLAB simulation.Results showed that applying neural network training with MORE improved accuracy, runtime, and performance.These results highlight the potential of the proposed neural network and encryption technique to protect the privacy and providing high accuracy in a reasonable period when compared to other state of the art techniques.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في السنوات الخمس الماضية، يزداد الطلب على الحوسبة السحابية بين الشركات والمستخدمين الأفراد بشكل كبير لأسباب عديدة بما في ذلك تحسين الإنتاجية والكفاءة والسرعة وتوفير التكاليف والأداء والأهم من ذلك الأمان. تحرز تقنيات التعلم الآلي تقدمًا في مجموعة متنوعة من مجالات الحوسبة السحابية لحل المخاوف الأمنية وإدارة البيانات بكفاءة. في الأمن السحابي، هناك نهج جديد نسبيًا هو الشبكات العصبية الاصطناعية (ANN). نقترح تصميمًا أمنيًا جديدًا باستخدام الشبكة العصبية والتشفير لتأكيد الاتصال الآمن النظام في البيئة السحابية، من خلال السماح للأطراف الثالثة بالوصول إلى المعلومات في شكل مشفر دون الكشف عن بيانات الطرف المزود لتأمين المعلومات المهمة. نوصي بحل يعتمد على التشفير المتجانس بالكامل (FHE) للتعامل مع المعلومات الحساسة دون الكشف عن البيانات الأصلية. تقنية التشفير التي أخذناها في الاعتبار هي العشوائية القائمة على تشغيل المصفوفة والتشفير (MORE)، والتي تسمح بإجراء الحسابات مباشرة على بيانات الفاصلة العائمة داخل شبكة عصبية ذات نفقات عامة حسابية بسيطة. في هذه الورقة، فحصنا مشكلة التعرف على الكلام والصوت و تم التحقق من صحة أداء الطريقة المقترحة في محاكاة MATLAB. أظهرت النتائج أن تطبيق تدريب الشبكة العصبية بدقة ووقت تشغيل وأداء أفضل. تسلط هذه النتائج الضوء على إمكانات الشبكة العصبية المقترحة وتقنية التشفير لحماية الخصوصية وتوفير دقة عالية في فترة معقولة عند مقارنتها بأحدث التقنيات الأخرى.

Translated Description (French)

Au cours des cinq dernières années, la demande d'informatique en nuage parmi les entreprises et les utilisateurs individuels a considérablement augmenté pour de nombreuses raisons, notamment l'amélioration de la productivité, de l'efficacité et de la vitesse, les économies de coûts, les performances et, surtout, la sécurité.Les techniques d'apprentissage automatique progressent dans divers domaines de l'informatique en nuage pour résoudre les problèmes de sécurité et gérer efficacement les données.En matière de sécurité en nuage, une approche relativement nouvelle est Artificial Neural Networks (ANN).Nous proposons une nouvelle conception de sécurité utilisant un réseau neuronal et le cryptage pour confirmer une communication sûre système dans l'environnement cloud, en permettant aux tiers d'accéder aux informations sous une forme cryptée sans divulguer les données du fournisseur pour sécuriser les informations importantes.Nous recommandons une solution basée sur un cryptage entièrement homomorphe (FHE) pour traiter les informations sensibles sans révéler les données d'origine.La technique de cryptage que nous avons envisagée est la randomisation et le cryptage basés sur l'opération matricielle (MORE), qui permet d'effectuer les calculs directement sur des données en virgule flottante au sein d'un réseau neuronal avec une surcharge de calcul mineure.Dans cet article, nous avons examiné le problème de reconnaissance vocale et vocale et la performance de la méthode proposée a été validée dans la simulation MATLAB. Les résultats ont montré que l'application de la formation sur les réseaux neuronaux avec une précision, une durée d'exécution et des performances améliorées. Ces résultats mettent en évidence le potentiel du réseau neuronal proposé et de la technique de cryptage pour protéger la vie privée et fournir une grande précision dans un délai raisonnable par rapport à d'autres techniques de pointe.

Translated Description (Spanish)

En los últimos cinco años, la demanda de computación en la nube entre las empresas y los usuarios individuales está aumentando enormemente debido a numerosas razones, entre ellas, la mejora de la productividad, la eficiencia y la velocidad, el ahorro de costos, el rendimiento y, lo que es más importante, la seguridad. Las técnicas de aprendizaje automático están progresando en una variedad de dominios de la computación en la nube para resolver problemas de seguridad y administrar los datos de manera eficiente. En seguridad en la nube, un enfoque relativamente novedoso son las redes neuronales artificiales (ANN). Proponemos un nuevo diseño de seguridad que utiliza redes neuronales y cifrado para confirmar una comunicación segura en el entorno de la nube, al permitir que los terceros accedan a la información de forma cifrada sin revelar los datos de la parte proveedora para asegurar la información importante. Recomendamos una solución basada en el cifrado totalmente homomórfico (FHE) para manejar información confidencial sin revelar los datos originales. La técnica de cifrado que consideramos es la aleatorización y el cifrado basados en operaciones matriciales (MORE), que permite que los cálculos se realicen directamente en datos de punto flotante dentro de una red neuronal con una sobrecarga computacional menor. En este documento, examinamos el problema del habla y el reconocimiento de voz y el rendimiento del método propuesto se ha validado en la simulación de MATLAB. Los resultados mostraron que la aplicación del entrenamiento de redes neuronales con MAYOR precisión, tiempo de ejecución y rendimiento. Estos resultados resaltan el potencial de la red neuronal propuesta y la técnica de cifrado para proteger la privacidad y proporcionar una alta precisión en un período razonable en comparación con otras técnicas de vanguardia.

Files

09585614.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9a0ad2ed77c3d25dfff2fb2481bddcf1
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تعزيز الأمن في الحوسبة السحابية باستخدام الشبكة العصبية والتشفير
Translated title (French)
Amélioration de la sécurité dans le cloud computing à l'aide du réseau neuronal et du cryptage
Translated title (Spanish)
Mayor seguridad en la computación en la nube mediante redes neuronales y cifrado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3208682645
DOI
10.1109/access.2021.3122938

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W17575016
  • https://openalex.org/W2117475864
  • https://openalex.org/W2154611405
  • https://openalex.org/W2346976153
  • https://openalex.org/W2395482502
  • https://openalex.org/W2398360599
  • https://openalex.org/W2399908350
  • https://openalex.org/W2435473771
  • https://openalex.org/W2473418344
  • https://openalex.org/W2533267954
  • https://openalex.org/W2547306203
  • https://openalex.org/W2585580772
  • https://openalex.org/W2591294591
  • https://openalex.org/W2606882085
  • https://openalex.org/W2701059868
  • https://openalex.org/W2768174108
  • https://openalex.org/W2768347741
  • https://openalex.org/W2937740192
  • https://openalex.org/W2963106566
  • https://openalex.org/W2981672041
  • https://openalex.org/W2987932087
  • https://openalex.org/W2988252339
  • https://openalex.org/W3014777329
  • https://openalex.org/W3015767938
  • https://openalex.org/W3026692275
  • https://openalex.org/W3028803490
  • https://openalex.org/W3028867652
  • https://openalex.org/W3040028709
  • https://openalex.org/W3101169101
  • https://openalex.org/W3114221980
  • https://openalex.org/W3116162237
  • https://openalex.org/W3117974770
  • https://openalex.org/W3120341667
  • https://openalex.org/W3136603773
  • https://openalex.org/W3137718725
  • https://openalex.org/W3137849390
  • https://openalex.org/W3143941482
  • https://openalex.org/W3217809002
  • https://openalex.org/W4289129300