[논문 리뷰] Universal Construction of Cheater-Identifiable Secret Sharing Against Rushing Cheaters without Honest Majority

Masahito Hayashi, Takeshi Koshiba|arXiv (Cornell University)|2017. 01. 01.

Cryptography and Data Security인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 빠른 위반자에 대응하는 데 성공하는 유니버설한 도용자 식별 가능 비밀 분할 기법을 제안한다. 이 기법은 신뢰할 수 있는 다수의 참여자가 존재할 필요 없이, 개인 식별과 합의 식별이라는 새로운 개념을 사용한다. 이는 어떤 비밀 분할 기법이라도 복구 단계에서의 도용 행위에 저항할 수 있도록 변환할 수 있게 하며, 조작자가 정직한 참가자보다 먼저 행동하는 경우에도 완전한 도용자 식별이 가능하다. 이는 참가자들의 정직 비율에 대한 신뢰 가정 없이도 성립한다.

ABSTRACT

For conventional secret sharing, if cheaters can submit possibly forged shares after observing shares of the honest users in the reconstruction phase then they cannot only disturb the protocol but also only they may reconstruct the true secret. To overcome the problem, secret sharing scheme with properties of cheater-identification have been proposed. Existing protocols for cheater-identifiable secret sharing assumed non-rushing cheaters or honest majority. In this paper, we remove both conditions simultaneously, and give its universal construction from any secret sharing scheme. To resolve this end, we propose the concepts of individual identification and agreed identification.

연구 동기 및 목표

• 기존의 도용자 식별 가능한 비밀 분할 기법이 비-빠른 위반자 또는 정직한 다수를 전제로 하는 한계를 해결하기 위해.
• 어떤 비밀 분할 기법이라도 도용자 식별 가능하도록 변환할 수 있는 유니버설한 구조를 설계하기 위해.
• 참가자 중 다수의 정직성에 대한 신뢰를 제거하여, 정직한 다수 없이도 보안을 확보할 수 있도록 하기 위해.
• 복구 과정에서 위반 행동을 정확히 식별할 수 있도록 허용하는 새로운 식별 개념인 개인 식별과 합의 식별을 도입하기 위해.

제안 방법

• 각 정직한 참가자가 개별적으로 자신의 샘플이 유효한지 또는 위조되었는지 확인할 수 있는 개인 식별 개념을 도입한다.
• 복구 과정 중 공식적인 합의 메커니즘을 통해 모든 정직한 참가자가 함께 위반자 집합을 합의하는 합의 식별 개념을 도입한다.
• 기본 비밀 분할 기법에 관계없이 적용 가능한 유니버설한 변환 기법을 사용하여, 접근 구조를 유지하면서 도용자 식별 기능을 추가한다.
• 정직한 참가자들이 도용자들이 먼저 샘플을 제출하는 상황(빠른 적대자 모델)에서도 도용자를 탐지하고 식별할 수 있는 복구 프로토콜을 설계한다.
• 식별 과정이 안전하고 효율적이며, 원래 비밀 분할 기법의 특성과 최소한의 추가 통신 외에 다른 요건이 없도록 보장한다.
• 빠른 적대자와 정직한 다수 없음 조건을 포함하는 보안 모델을 정형화하여, 도용자들이 오류 없이 고유하게 식별될 수 있음을 증명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비-빠른 위반자나 정직한 다수를 전제로 하지 않고 도용자 식별 가능한 비밀 분할 기법을 구성할 수 있는가?
• RQ2 개인 식별과 합의 식별을 어떻게 정형화하고 유니버설한 구조에 통합할 수 있는가?
• RQ3 어떤 변환 메커니즘이 도용자 행동 시점에 관계없이 어떤 비밀 분할 기법이라도 도용자 식별 가능 보안으로 업그레이드할 수 있도록 하는가?
• RQ4 도용자가 정직한 참가자보다 먼저 행동하는 경우에도 도용자들을 고유하고 정확하게 식별할 수 있는가?
• RQ5 실제로 도용한 자들만 식별되고 정직한 참가자가 잘못 지목되지 않도록 하기 위해 필요한 최소한의 가정은 무엇인가?

주요 결과

• 제안된 구조는 기반 기법의 구조에 관계없이 어떤 비밀 분할 기법이라도 도용자 식별 가능하도록 변환할 수 있다.
• 도용자가 빠른 행동을 하더라도(즉, 정직한 참가자보다 먼저 샘플을 제출하더라도) 도용자를 성공적으로 식별할 수 있다.
• 이 방법은 정직한 참가자가 잘못 도용자로 식별되는 것을 방지하여, 식별의 정확도를 높인다.
• 정직한 다수를 요구하지 않아, 도용자가 참가자의 절반 이상을 제어하는 악성 환경에서도 적용 가능하다.
• 개인 식별과 합의 식별의 조합은 사용자별 검증과 도용자 집합에 대한 집단 합의를 가능하게 하여, 체계의 강건성을 향상시킨다.
• 기본 비밀 분할 기법의 표준 가정에 기반하여 보안이 입증되며, 원래 기법 외에 추가적인 신뢰나 계산적 오버헤드가 없다.