부분동형암호와 외부서버를 이용한 효율적인 다자간 연산 기법
Efficient Outsourced Multiparty Computations Based on Partially Homomorphic Encryption
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초록
MPC(multiparty computation) 프로토콜이란 다수의 사용자가 각각 데이터를 제공하고, 이를 이용하여 협력적으로 연산을 수행하는 기법이다. 기존의 MPC 프로토콜은 사용자 사이의 상호작용에 의존했기 때문에, 연산이 끝날 때까지 모든 사용자가 온라인 상태를 유지해야 했다. 이를 개선하기 위한 연구 중 하나로서, 공모하지 않은 두 서버에 연산을 위임하는 기법이 연구되고 있다. 사용자의 참여를 완전히 배제한 최초의 기법이 Peter 등에 의해 제안되었으나, 서버 간 통신량이 매우 높다는 단점이 있다. 본 논문에서는 Peter 등의 기법에서 문제가 되었던 서버 간 통신량을PRE(proxy re-encryption)를 이용하여 개선하였다. 제안하는 기법과 유사한 기법이 두 차례 제안되었으나, 복호화과정에서 이산대수 문제를 해결해야 하거나, 서버와 사용자 사이의 공모공격에 취약한 등 다양한 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 기존 기법의 문제점을 분석하고 이를 바탕으로 안전하고 효율적인 MPC 프로토콜을 제안한다. 제안하는기법은 PRE를 이용하여 서버 간 통신량을 낮추었으며, 연산과정에서 사용자의 참여를 완전히 배제하였고, 복호화 과정에서 이산대수문제를 풀지 않고도 연산결과를 얻을 수 있다.
Abstract
Multiparty computation (MPC) is a computation technique where many participants provide their data and jointly compute operations to get a computation result. Earlier MPC protocols were mostly depended on communication between the users. Several schemes have been presented that mainly work by delegating operations to two non-colluding servers. Peter et al. propose a protocol that perfectly eliminates the need of users’ participation during the whole computation process. However, the drawback of their scheme is the excessive dependence on the server communication. To cater this issue, we propose a protocol that reduce server communication overhead using the proxy re-encryption (PRE). Recently, some authors have put forward their efforts based on the PRE. However, these schemes do not achieve the desired goals and suffer from attacks that are based on the collusion between users and server. This paper, first presents a comprehensive analysis of the existing schemes and then proposes a secure and efficient MPC protocol. The proposed protocol completely eliminates the need of users’ participation, incurs less communication overhead and does not need to solve the discrete logarithm problem (DLP) in order to get the computation results.
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