[논문 리뷰] Non-Malleable Secret Sharing against Affine Tampering.

Fuchun Lin, Mahdi Cheraghchi외 3명|arXiv (Cornell University)|2019. 02. 17.

Cryptography and Data Security인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 비밀 분할 기반으로 비밀 정보를 보호하는 비강성 없는 비밀 분할 기법을 제안한다. 이는 비밀 분할의 일부를 관찰한 후에 악성 공격자가 선형 함수의 집합에서 타임퍼링 함수를 적응적으로 선택하는 적응형 변형 모델을 대상으로 한다. 논문은 손실 복구 코드와 비강성 없는 추출기를 사용하여 안전한 체계를 구축하며, 적응형 선형 타임퍼링에 대해 정보 이론적 비밀 보장과 비강성 없는 성질을 동시에 확보한다.

ABSTRACT

Non-malleable secret sharing was recently studied by Goyal and Kumar in independent tampering and joint tampering models for threshold scheme (STOC18) and secret sharing with general access structure (CRYPTO18). We study non-malleable secret sharing in a natural adaptive tampering model, where the share vector is tampered using a function, in a given tampering family, chosen adaptively according to any unauthorised set of shares. Intuitively, the passive privacy adversary of secret sharing and the active adversary characterized by the given tampering family collude. We then focus on the tampering family of affine functions and construct non-malleable secret sharing in the adaptive tampering model. The constructions are modular with an erasure code and an extractor that provides both privacy and non-malleability. We make use of randomness extractors of various flavours, including the seeded/seedless non-malleable extractors. We discuss our results and open problems.

연구 동기 및 목표

• 비밀 분할 체계의 보안을 적응형 타임퍼링 공격에 대해 분석하고자 한다. 이는 비밀 분할의 일부를 관찰한 후에 타임퍼링 함수가 비허용적 분할 기반으로 적응적으로 선택되는 상황을 대상으로 한다.
• 독립적 및 동시 타임퍼링 모델을 넘어서 더 현실적인 적응형 모델로 비강성 없는 비밀 분할을 확장하고자 한다.
• 적응형 환경에서 선형 함수의 집합에 대해 특별히 비강성 없는 비밀 분할 체계를 설계하고자 한다.
• 손실 복구 코드와 난수 추출기를 사용한 모듈러한 설계를 통해 비밀 보장과 비강성 없는 성질을 통합하고자 한다.

제안 방법

• 손실 복구 코드와 난수 추출기를 조합한 모듈러한 설계를 통해 비밀 보장과 비강성 없는 성질을 동시에 달성하고자 한다.
• 시드가 있는 및 시드가 없는 비강성 없는 추출기를 활용하여, 변형된 분할 정보가 원래 비밀 정보에 대한 의미 있는 정보를 드러내지 않도록 보장하고자 한다.
• 타임퍼링 공격자를 적응형 공격자로 모델링하며, 비허용적 분할의 부분 집합을 관찰한 후 선형 함수를 선택하는 방식을 고려한다.
• 비강성 없는 추출기의 성질을 활용하여, 변형된 분할의 출력이 균일하게 랜덤이거나 원래 비밀 정보와 무관하게 유지되도록 보장하고자 한다.
• 타임퍼링 함수가 부분 분할을 관찰한 후 적응적으로 선택되더라도 체계가 여전히 안전함을 보장하고자 한다.
• 선형 함수의 대수적 구조를 활용하여 의미 있는 조작에 저항하는 타임퍼링에 강건한 설계를 수행하고자 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비밀 분할의 일부를 관찰한 후 타임퍼링 함수가 비허용적 분할에 따라 선택되는 적응형 타임퍼링 모델에서 비강성 없는 비밀 분할을 달성할 수 있는가?
• RQ2 적응형 타임퍼링 환경에서 선형 함수의 집합에 대해 비강성 없는 비밀 분할 체계를 구성할 수 있는가?
• RQ3 추출기와 손실 복구 코드를 사용한 모듈러한 설계를 통해 비밀 보장과 비강성 없는 성질을 동시에 달성할 수 있는가?
• RQ4 적응형 선형 타임퍼링 모델에서 비강성 없는 성질을 보장하기 위해 필요한 난수 추출기의 유형은 무엇인가?

주요 결과

• 논문은 비허용적 분할을 기반으로 타임퍼링 함수를 적응적으로 선택하는 적응형 선형 타임퍼링 모델에 대해 안전한 비강성 없는 비밀 분할 체계를 구축한다.
• 손실 복구 코드와 비강성 없는 추출기를 조합하여 정보 이론적 비밀 보장과 비강성 없는 성질을 동시에 달성한다.
• 시드가 있는 및 시드가 없는 비강성 없는 추출기를 활용함으로써, 적응형 모델에서 임의의 선형 함수에 의한 타임퍼링에 저항할 수 있다.
• 이 설계는 모듈러하고 일반적인 구조를 지녀, 필요한 보안 수준과 효율성의 상호 교환에 따라 다양한 추출기를 활용해 구현이 가능하다.
• 결과적으로, 공격자가 부분 분할 정보를 바탕으로 타임퍼링 함수를 적응적으로 선택하더라도 비강성 없는 성질을 달성할 수 있음을 입증한다.