近日，我院唐春明教授信息安全團(tuán)隊(duì)在安全多方計(jì)算（MPC）領(lǐng)域取得研究結(jié)果，相關(guān)成果以“Two-Sided Private Intersection-Sum with Cardinality in the Malicious Model”為題，發(fā)表于信息安全領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊《IEEE Transactions on Information Forensics and Security》（IEEE TIFS）。
01 研究背景
隱私交集和協(xié)議（Private Intersection-Sum with Cardinality, PIS-CA）是安全多方計(jì)算中的一類重要密碼學(xué)協(xié)議。PIS-CA允許兩個(gè)或多個(gè)參與方在不泄露各自輸入集合的前提下，安全地計(jì)算集合的交集基數(shù)，并對(duì)其交集元素相關(guān)聯(lián)數(shù)值進(jìn)行隱私求和。PIS-CA協(xié)議在廣告效果衡量、聯(lián)合風(fēng)控分析和跨機(jī)構(gòu)研究協(xié)作等實(shí)際場(chǎng)景中的隱私保護(hù)具有重要應(yīng)用價(jià)值。在惡意安全模型下，為保障安全性，往往需組合使用多種密碼學(xué)原語(yǔ)，導(dǎo)致協(xié)議通信和計(jì)算開(kāi)銷顯著增加，難以滿足大規(guī)模、高并發(fā)商業(yè)應(yīng)用的性能要求，構(gòu)成其工程化落地的主要挑戰(zhàn)。
02 研究?jī)?nèi)容
本研究針對(duì)惡意安全模型下兩方PIS?CA協(xié)議存在的性能與部署瓶頸，從協(xié)議構(gòu)造、加密算法及零知識(shí)證明系統(tǒng)三個(gè)層面展開(kāi)攻關(guān)。首先，通過(guò)分階段融合普通加密與批處理加密技術(shù)，提出“多標(biāo)量密文同態(tài)乘運(yùn)算”機(jī)制，實(shí)現(xiàn)普通密文向批處理密文的高效轉(zhuǎn)換，從根本上克服了批處理技術(shù)在PIS?CA中的應(yīng)用障礙，顯著降低通信與計(jì)算開(kāi)銷。其次，針對(duì)Shuffle證明通信與計(jì)算成本高的問(wèn)題，引入并優(yōu)化Curdleproofs零知識(shí)Shuffle證明協(xié)議，大幅壓縮證明的通信復(fù)雜度；結(jié)合Bulletproofs/Bulletproofs+向量?jī)?nèi)積證明，將遞歸降維中的雙向量運(yùn)算合并為單向量運(yùn)算，顯著減少了證明階段的數(shù)據(jù)傳輸量。并且在保持零知識(shí)性的前提下，將原本線性規(guī)模的橢圓曲線運(yùn)算降低至對(duì)數(shù)級(jí)，從而提升了Shuffle證明的整體效率。本研究為隱私計(jì)算核心問(wèn)題提供了更高效、靈活且具備工程可行性的解決方案。
03 研究相關(guān)
相關(guān)高水平論文以廣州大學(xué)為唯一第一作者及通訊作者單位發(fā)表。論文第一作者是信息安全團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)的研究生黃毅康，通信作者是蔡云鷺副教授。該研究獲得了唐春明教授主持的國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助。IEEE TIFS是IEEE旗下信息安全與數(shù)字取證領(lǐng)域的旗艦期刊，同時(shí)入選中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（CCF）推薦A類期刊、中國(guó)密碼學(xué)會(huì)（CACR）推薦A類期刊、中國(guó)科學(xué)院SCI一區(qū)TOP期刊及JCR Q1期刊，是該領(lǐng)域公認(rèn)的國(guó)際權(quán)威期刊。
（供稿：科研辦）
