[논문 리뷰] Multiparty computation unconditionally secure against Q^2 adversary structures

Adam Smith, Anton Štiglić|ArXiv.org|1999. 02. 08.

Cryptography and Data Security참고 문헌 10인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 브로드캐스트 채널, 상호 간 안전한 통신, 승수 기능을 갖춘 단조 스팬 프로그램을 활용하여 어떤 Q² 활성 대상자에 대비한 다자간 계산 프로토콜을 제시한다. 동형 기반 기여 방식을 사용하여 공유된 값의 승수를 안전하게 계산함으로써, 유한한 오류 확률 이외에 무조건적인 보안을 달성한다.

ABSTRACT

We present here a generalization of the work done by Rabin and Ben-Or. We give a protocol for multiparty computation which tolerates any Q^2 active adversary structure based on the existence of a broadcast channel, secure communication between each pair of participants, and a monotone span program with multiplication tolerating the structure. The secrecy achieved is unconditional although we allow an exponentially small probability of error. This is possible due to a protocol for computing the product of two values already shared by means of a homomorphic commitment scheme which appeared originally in a paper of Chaum, Evertse and van de Graaf.

연구 동기 및 목표

• Rabin과 Ben-Or의 다자간 계산 작업을 어떤 Q² 활성 대상자에 대비한 구조로 확장한다.
• Q² 구조 하에서 적응형 활성 대상자 존재 시에도 무조건적 보안을 달성한다.
• 임의의 Q² 대상자 구성에 대응하는 일반적인 안전한 다자간 계산 프레임워크를 제공한다.
• 최소한의 가정 하에 최대 Q²개의 당사자가 손상된 경우에도 정확성과 기밀성을 보장한다.
• 공유된 값의 곱을 안전하게 계산하기 위해 동형 기반 기여 방식을 통합하여 프로토콜 내 곱셈을 가능하게 한다.

제안 방법

• 프로토콜 실행 중 모든 당사자 간 일관성을 보장하기 위해 브로드캐스트 채널을 사용한다.
• 개별 당사자의 비밀 입력과 메시지를 보호하기 위해 상호 간 안전한 통신 채널을 활용한다.
• Q² 대상자 구조를 표현하기 위해 승수 기능을 갖춘 단조 스팬 프로그램에 의존한다.
• Chaum, Evertse, 및 van de Graaf가 처음 제안한 동형 기반 기여 방식을 적용하여 두 개의 공유된 값 곱셈을 안전하게 계산한다.
• 모든 연산이 공유된 비밀값 위에서 수행되도록 프로토콜을 구성하여 입력 기밀성을 유지한다.
• 최대 Q²개의 당사자가 활성적으로 손상된 경우에도 오직 지수적으로 작은 실패 확률 이외에는 보안이 유지됨을 보장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떤 Q² 활성 대상자에 대비한 다자간 계산을 무조건적으로 보안할 수 있는가?
• RQ2 최소한의 가정 하에 공유된 값의 곱셈을 어떻게 안전하게 수행할 수 있는가?
• RQ3 동형 기반 기여 방식은 활성 대상자 존재 시 안전한 계산을 가능하게 하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 Rabin과 Ben-Or의 프로토콜을 임의의 Q² 대상자 구조로 일반화하면서도 무조건적 보안을 유지할 수 있는가?
• RQ5 브로드캐스트 채널과 상호 간 안전한 채널을 어떻게 효과적으로 조합하여 활성 손상에 대한 강건성을 확보할 수 있는가?

주요 결과

• 프로토콜은 어떤 Q² 활성 대상자에 대비한 다자간 계산에 대해 무조건적 보안을 달성한다.
• 동형 기반 기여 방식의 사용으로 두 개의 공유된 값 곱셈을 안전하고 정확하게 계산할 수 있다.
• 오류 발생 확률이 오직 지수적으로 작은 수준이며, 실질적으로 무시할 수 있다.
• 이 구조는 Q² 구조를 수용하는 모든 단조 스팬 프로그램에 일반적으로 적용 가능하다.
• 보안 모델은 브로드캐스트 채널과 상호 간 안전한 통신를 가정하며, 이는 정확성과 일관성 유지를 위해 필수적이다.
• Rabin과 Ben-Or의 이전 결과를 더 넓은 범위의 대상자 구조로 확장하면서도 무조건적 보안을 유지한다.