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当前，云计算的发展突飞猛进，已被公认为未来信息与通讯领域的发展方向。到目前为止，云计算安全问题一直没有令人满意的解决方案，成为了阻碍云计算发展的首要问题。全同态加密技术的发展让人们看到了解决这个问题的希望，为解决云计算的诸多安全问题提供了新的契机。 从2009年第一个全同态加密方案诞生以来，已经出现了多种全同态加密方案。但到目前为止，尚未出现性能达到实用要求的方案。如何提高全同态加密方案的效率并将之实用化，成为现阶段该领域研究的重点和难点。 本文首先对全同态加密的背景、研究现状以及应用前景做了总结和分析，对几点典型的方案做了描述。通过对相关方案的运行参数和安全性进行详细分析，提出了一些旨在提升其运行效率的改进措施。 然后，在目前整体效率最好的BGV同态加密方案的基础上，构造了一个新的同态加法模型和同态乘法模型。模型克服了原方案中同态加法运算和同态乘法运算只能在有限域上的限制，基于HElib中明文空间Z2和密文空间Zq之间的同态运算，实现了任意长度的2-进制整数型和浮点型明文数据的加法和乘法同态运算，极大地扩展了HElib中相关操作的适用范围。通过实验验证了算法的有效性，并对其效率做了分析。 其次，在上述工作的基础上，构造了一个并行同态比较模型。(1)基于HElib实现了整数明文空间中单比特的同态比较运算;(2)通过逐比特比较模式实现了多比特的同态数值比较运算;(3)利用SIMD密文打包技术，设计实现了一次运算可并行比较多对多比特明文的并行多比特同态数值比较模型。实验结果表明，该模型的效率比原始单比特方案有极大提升，能够达到实用要求。 最后，基于上述同态运算模型，设计实现了一个适用于云计算模式并具有简单统计分析功能的同态计算系统。实际测试显示，该系统实现了方案设计功能，具有一定的实用价值。