华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2017, Vol. 45 ›› Issue (7): 69-76.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2017.07.010

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基于多密钥同态技术的安全多方计算协议

王会勇1,2 冯勇3 赵岭忠4 唐士杰4   

  1. 1. 中国科学院大学 成都计算机应用研究所,四川 成都 610041; 2. 桂林电子科技大学 数学与计算科学学院,广西 桂林 541004; 3. 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 自动推理与认知重庆市重点实验室,重庆 400714; 4. 桂林电子科技大学 广西可信软件重点实验室,广西 桂林 541004
  • 收稿日期:2016-06-07 修回日期:2017-03-29 出版日期:2017-07-25 发布日期:2017-06-01
  • 通信作者: 王会勇( 1977-) ,男,博士,讲师,主要从事网络信息安全研究. E-mail:why608@163.com
  • 作者简介:王会勇( 1977-) ,男,博士,讲师,主要从事网络信息安全研究.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目( 61262008,61462017) ; 广西密码学与信息安全重点实验室开放课题( GCIS201622)

A Secure Multi-Party Computation Protocol on the Basis of Multi-Key Homomorphism

WANG Hui-yong1,2 FENG Yong3 ZHAO Ling-zhong4 TANG Shi-jie4   

  1. 1.Chengdu Institute of Computer Applications,University of Chinese Academy of Sciences,Chengdu 610041,Sichuan,China; 2.School of Mathematics and Computing Science,Guilin University of Electronic Technology,Guilin 541004,Guangxi,China; 3.Chongqing Key Laboratory of Automatic reasoning and Cognition,Chongqing Institute of Green Intelligent Technology,Chinese Academy of Sciences,Chongqing 400714,China; 4.Guangxi Key Laboratory of Trusted Software,Guilin University of Electronic Technology,Guilin 541004,Guangxi,China
  • Received:2016-06-07 Revised:2017-03-29 Online:2017-07-25 Published:2017-06-01
  • Contact: 王会勇( 1977-) ,男,博士,讲师,主要从事网络信息安全研究. E-mail:why608@163.com
  • About author:王会勇( 1977-) ,男,博士,讲师,主要从事网络信息安全研究.
  • Supported by:
    Supported by the National Natural Science Foundation of China ( 61262008,61462017)

摘要: 为构造具有良好性能的多密钥安全多方计算( SMC) 协议,对 Gentry-Sahai-Waters( GSW13) 全同态加密( FHE) 方案的密钥同态性质进行了研究. 在此基础上提出了一个基于 GSW13 方案的层次型多密钥 SMC 协议,该协议构造方式简单,只需要 3 轮通信,且在半诚实与半恶意环境和公共随机串模型下,其安全性可以归结到容错学习问题( LWE)和它的一个变种问题; 分析了该变种问题的困难性,并给出了半恶意模型下该协议的形式化安全证明. 该协议自然构成一个相同环境下的层次型多密钥全同态加密方案. 对比分析表明,文中协议在整体性能上优于已有方案.

关键词: 安全多方计算, 多密钥全同态加密, 密钥同态, 门限解密, GSW13

Abstract: In order to build a multi-key secure multi-party computation ( SMC) protocol with high performance,the key homomorphic properties of Gentry-Sahai-Waters ( GSW13) fully-homomorphic encryption ( FHE) scheme is in- vestigated.Afterwards,a general multi-key SMC protocol with simple structure,which needs only 3 rounds of inter- actions,is proposed on the basis of leveled GSW13.In the semi-honesty and semi-malicious setting as well as in the common random string model,the security of the protocol relies on the learning with errors ( LWE) problem and a variant of LWE.Then,the difficulty in solving the variant is analyzed,and a formalized security proof in semi- malicious setting is given.The proposed SMC protocol naturally constitutes a leveled multi-key FHE scheme in the same setting.Comparative analysis results show that the proposed protocol is superior to the existing schemes in terms of overall performance.

Key words: secure multi-party computation, multi-key fully-homomorphic encryption, key homomorphism, threshold decryption, GSW13

中图分类号: