UC安全多方計(jì)算模型及其典型應(yīng)用研究.pdf

1、安全多方計(jì)算(Secure Multiparty Computation)在密碼學(xué)中擁有相當(dāng)重要的地位,從廣義上講,所有的密碼學(xué)協(xié)議都是安全多方計(jì)算的一個(gè)特例。 安全多方計(jì)算問(wèn)題可以用數(shù)學(xué)定義如下:n個(gè)協(xié)議參與者{P<,1>,…,P<,n>}執(zhí)行某個(gè)協(xié)議π,每個(gè)協(xié)議參與者提供秘密輸入x<,i>,協(xié)議π計(jì)算函數(shù)f(x<,1>,…,x<,n>)=(y<,1>,…,y<,n>),結(jié)果協(xié)議參與者P<,i>應(yīng)該得到(并且僅僅得到)他的結(jié)

2、果y<,i>,除此以外,他不應(yīng)該知道任何其他敏感信息,比如其他參與者的輸入。 安全多方計(jì)算協(xié)議牽涉到眾多的底層密碼理論和協(xié)議,目前安全多方計(jì)算領(lǐng)域的研究主要關(guān)注于如何定義模型,獲得一般化的可計(jì)算任意函數(shù)的協(xié)議,以及針對(duì)不同類型的攻擊者和網(wǎng)絡(luò)條件來(lái)分析協(xié)議的安全性能。應(yīng)用方面包括門限密碼學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)的安全訪問(wèn)和統(tǒng)計(jì)分析、科學(xué)計(jì)算以及Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用等.另外,一些新的方向正在逐漸獲得越來(lái)越多的關(guān)注,如參與者對(duì)自身行為的可否認(rèn)性

3、、參與者的匿名性問(wèn)題和UniversallvCornposable Security等。 本文主要研究以下兩個(gè)內(nèi)容: 第一,研究安全多方計(jì)算的模型,當(dāng)前安全多方計(jì)算模型中懸而未決的問(wèn)題主要是如何定義安全多方計(jì)算,以及如何抵御自適應(yīng)攻擊者(目前最強(qiáng)的攻擊者)。 第二,安全多方計(jì)算的應(yīng)用,我們著重研究?jī)蓚€(gè)最典型的安全多方計(jì)算協(xié)議:門限方案和電子拍賣,并且我們將這些"實(shí)際"的協(xié)議放在前面所討論的"理論"模型中加以分析

4、。 本文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)可以概括為: ·首先研究安全多方計(jì)算的模型,并著重研究現(xiàn)在最重要的定義安全多方計(jì)算模型的方法"Universally Composable Security" (以下簡(jiǎn)稱為UC安全),UC安全的最優(yōu)秀的性質(zhì)就是一種模塊化設(shè)計(jì)思想:可以單獨(dú)設(shè)計(jì)協(xié)議,只要協(xié)議滿足UC安全,那么就可以保證和其他協(xié)議并行運(yùn)行的安全.本文總結(jié)了目前的一些UC安全研究成果,并且提出了一些自己的觀點(diǎn)。 ·研究了

5、安全多方計(jì)算如何抵御自適應(yīng)攻擊者,當(dāng)前安全多方計(jì)算模型中存在著一個(gè)困難問(wèn)題--在自適應(yīng)攻擊者存在的情況下,如何進(jìn)行安全通信?我們首先介紹這個(gè)困難問(wèn)題,然后對(duì)現(xiàn)有的解決方案做一個(gè)總結(jié),并指出其中的不足,最后提出一個(gè)新的非承諾加密方案,通過(guò)和現(xiàn)有方案的比較,我們的方案的效率是非常高的。 ·研究了安全多方計(jì)算的一個(gè)典型的應(yīng)用領(lǐng)域--門限簽名,門限密碼是當(dāng)前密碼學(xué)一個(gè)重要的研究領(lǐng)域,它的理論基礎(chǔ)基于安全多方計(jì)算,設(shè)計(jì)抗自適應(yīng)攻擊者的門限

6、RSA方案是具有很大的挑戰(zhàn)意義的,所以我們對(duì)門限RSA方案進(jìn)行了較為深入的研究,總結(jié)了前人的一些工作,提煉和分析其中的一些重要的技巧,并對(duì)其中某些不足進(jìn)行了改進(jìn),設(shè)計(jì)了一個(gè)可抵抗自適應(yīng)攻擊者的門限RSA方案。 ·我們結(jié)合了當(dāng)前的一些研究熱點(diǎn),包括簽密和基于身份的密碼系統(tǒng),雙線性配對(duì)等等,研究了另外一個(gè)安全多方計(jì)算的應(yīng)用--基于身份的門限簽密方案,當(dāng)前研究者們對(duì)門限簽密也有所研究,但他們都是基于多接受者的,也就是說(shuō)這些方案都是門限

7、解簽密,所以我們?cè)诖颂岢龌诙喟l(fā)送者的門限簽密的概念.我們首先設(shè)計(jì)了一個(gè)滿足公開(kāi)驗(yàn)證的簽密方法,將其作為原始的方案,然后提出了一個(gè)基于多發(fā)送者的可公開(kāi)驗(yàn)證的Identity Based門限簽密方案,并且利用Random.Oracle Model以及仿真證明了協(xié)議的安全性。 ·研究了安全多方計(jì)算的另一個(gè)典型應(yīng)用--電子拍賣。我們總結(jié)了電子拍賣的大致框架和幾個(gè)具體的方案,接下來(lái)根據(jù)UC安全協(xié)議設(shè)計(jì)方法提出了一個(gè)高效的電子拍賣方案,