学位论文简介

在云环境中，加密算法可以使用多核GPU 或多核CPU并行化，以提高效率，降低成本。但考虑到GPU的额外传输、负载不均衡、通信开销、线程调度等带来的开销，单纯的并行不一定能保证计算性能的提升，而且可能带来性能提升不多、能耗大、服务质量差等负面影响，为此非常有必要对要加密数据的特性、文件加密的需求、数据流加密的特性、异构加密的能耗和服务质量进行统筹考虑，研究并建立具备高性能、低能耗、高服务质量、高安全性的并行加密体系并开展相应的应用研究。主要取得了以下创新性研究成果：

1. 提出了一种海量云用户的并行数据加密算法，该算法对大规模用户的规则或者不规则数据进行合并和切片，效率及评估性能显著优于对比算法；

2. 提出了一种基于SHA3和并行AES的安全高效的文件保护系统，从安全性和效率上对文件加密进行了提升，与对比算法相比性能明显提高并进行了安全性证明；

3. 提出了一种低能耗的速度感知并行加密算法LECPAES，与对比算法相比可以降低能量消耗，但只略微提高了重传速率，略微降低了吞吐量；

4. 提出了一种适合CPU-GPU异构平台的低能耗高效率算法，采取负载均衡、重叠通信计算等方法，与对比算法相比能有效降低能耗。

5. 提出了一种经济高服务质量的加密方案，结合节能技术、时间估算技术和成本计算技术、两阶段评分机制，比对比算法节省能耗同时保证了高服务质量。

    

主要学术成果

1. Xiongwei Fei, Kenli Li, Wangdong Yang, Keqin Li. Practical parallel AES algorithms on cloud for massive users and their performance evaluation [J]. Concurrency and Computation: Practice and Experience, 2016,28(16): 4246-4263.（第一作者SCI WOS:000385859700004）

2. Xiongwei Fei, Kenli Li, Wangdong Yang, Keqin Li. A Secure and Efficient File Protecting System Based on SHA3 and Parallel AES [J]. Parallel Computing 2016,52(2) pp. 106-132.（第一作者SCI WOS: 000371844400006）

3. Xiongwei Fei, Kenli Li, Wangdong Yang. A fast parallel cryptography algorithm based on AES%-NI[J]. Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, 2016, 31(2), pp. 1099–1107. （第一作者SCI WOS:000381842400039）

4. Xiongwei Fei, Kenli Li, Wangdong Yang, Keqin Li, Velocity-Aware Parallel Encryption Algorithm with Low Energy Consumption for Streams, IEEE Transactions on Big Data, vol. 7, no. 4, pp. 619-631 （第一作者SCI WOS:000683988500002）

5. Xiongwei Fei, Kenli Li, Wangdong Yang, Keqin Li, Analysis of energy efficiency of a parallel AES algorithm for CPU-GPU heterogeneous platforms, Parallel Computing, Volumes 94–95,2020,102621（第一作者SCI wos:000532790500001）

6. Xiongwei Fei, Kenli Li, Shui Yu and Keqin Li, An Economical and High-Quality Encryption Scheme for Cloud Servers with GPUs, 2019 20th International Conference on Parallel and Distributed Computing, Applications and Technologies(PDCAT),Gold Coast, Australia, 2019, pp. 214-219 （第一作者EI Accession number: 20201608429654）

7. Xiongwei Fei, Wangdong Yang, Kenli Li, and Keqin Li, ” CPU-GPU Computing: Overview, Optimization, and Applications,” Handbook of Re- search on Next-Generation High Performance Computing, Qusay F. Hassan, ed., IGI Global, 2016.7.( 第一作者EI Accession number: 20174404349510)

8. Chen Y , Li K , Fei X , et al. Implementation and optimization of a data protecting model on the Sunway TaihuLight supercomputer with heterogeneous many‐core processors[J]. Concurrency and Computation: Practice and Experience, 2019, 31. （第三作者 SCI）

9. 费雄伟,李肯立,阳王东. 一种高性能流式并行加密算法[J]. 计算机工程与科学,2017,39（2）：258-266. ( 第一作者 CSCD扩展)

10. 费雄伟, 李肯立, 阳王东. 基于CTR模式的GPU并行AES算法的研究与实现[J] 小型微型计算机系统,2015,36(3): 529-533.( 第一作者 CSCD核心)

11. 费雄伟, 李肯立, 阳王东, 杜家宜.基于CUDA的并行AES算法的实现和加速效率探索[J].计算机科学, 2015,42(1):59-62.( 第一作者 CSCD 核心扩展)

12. 费雄伟, 李肯立, 阳王东. 基于CUDA的AES并行算法的实现及其应用[J]. 小型微型计算机系统, 2014, 35(6): 1243-1247. (第一作者 CSCD 核心）

13. 费雄伟, 李肯立, 阳王东. 基于CUDA的AES并行算法优化[J]. 计算机工程, 2014, 40(9): 6-12. ( 第一作者 CSCD核心)