Ensuring High-Quality Randomness in Cryptographic Key Generation
任何密码系统的安全性都依赖于系统密钥的保密性。然而，最近的实验工作表明，互联网上成千上万的设备使用从一个小的候选值池中提取的RSA和DSA秘密。因此，攻击者可以在不破坏底层密码系统的情况下获得设备的密钥。我们引入了一个新的威胁模型，在此模型下，有一个系统的解决方案，这样的随机性缺陷。在我们的模型中，当设备生成加密密钥时，它将来自熵权威的一些随机值合并到其加密秘密中，然后使用零知识证明技术向权威证明它正确地执行了此操作。通过向第三方（如证书颁发机构或SSH客户端）提供熵颁发机构签名的公钥证书，设备可以证明其公钥包含来自颁发机构的随机性，因此是从大量候选值中提取的。在可能的情况下，我们的协议可以防止窃听者，熵权威的不当行为，以及试图诋毁熵权威的设备。为了证明我们的协议的实用性，我们已经实现并评估其性能的商品无线家庭路由器。当在家庭路由器上运行时，我们的协议比传统的RSA密钥生成慢2.1倍，比传统的EC-DSA密钥生成慢4.4倍。
2014-01-08 cs.CR
Online Efficient Secure Logistic Regression based on Function Secret Sharing
本文针对多方隐私保护逻辑回归训练，提出基于函数秘密共享的在线高效协议，通过MPC友好的sigmoid替代方案和FSS门封装，显著降低在线通信开销。
2023-09-18 cs.CR
Generation of Secret Key for Physical Layer to Evaluate Channel Characteristics in Wireless Communications
该手稿旨在生成用于PHY层的秘密密钥，以评估无线通信中的信道特性。在MATLAB等实时的仿真环境中，采用一种算法方法对多媒体加密进行研究，以生成相互通信的两个实体之间秘密密钥。分析了基于接收信号强度和基于信道相位的两类物理层密钥生成方案，并设计了相应的算法。我们提出了一个性能比较，他们的关键分歧概率，密钥生成率，密钥位的随机性，可扩展性和实现问题。
2013-08-06 cs.CR
Efficient One-Way Secret-Key Agreement and Private Channel Coding via Polarization
我们介绍了显式方案的基础上的极化现象的任务的单向秘密密钥协商的公共随机性和私人信道编码。对于前一个任务，我们展示了如何使用公共随机性和不安全的单向通信来获得强安全密钥，使得密钥构造的复杂度在块长度上基本上是线性的，并且密钥产生的速率是最佳的，即，等于单向秘密密钥速率。对于后者的任务，我们提出了一个私人的信道编码计划，实现的保密能力，使用的条件下，强保密性和其编码和解码的复杂性再次基本上是线性的块长度。
2013-04-12 cs.CR cs.IT math.IT
Joint Precoding and Phase Shift Design in Reconfigurable Intelligent Surfaces-Assisted Secret Key Generation
密钥生成是一种很有前途的技术，用于在资源受限的合法用户之间建立对称密钥。然而，在信道随机性受限的恶劣环境中，密钥生成受到低秘密密钥速率（SKR）的影响。为了解决这个问题，可重构智能表面（RIS）被引入到重塑信道通过控制大量的反射元件，它可以提供更多的信道多样性。在本文中，我们设计了一个信道探测协议，以充分提取级联信道的随机性，即，通过反射元件的通道。我们推导了SKR的解析表达式，并设计了一个基于Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件的注水算法来寻找上界。为了找到最佳的预编码和相移矩阵，我们提出了一种基于格拉斯曼流形优化方法的算法。该系统的SKR，比特不一致率（BDR）和随机性方面进行评估。仿真结果表明，我们的协议显着提高SKR相比，现有的协议。
2022-07-30 cs.CR cs.IT math.IT
RANDAO-based RNG: Last Revealer Attacks in Ethereum 2.0 Randomness and a Potential Solution
本研究针对以太坊2.0中RANDAO随机数生成方案的最后揭示者攻击，提出基于Shamir秘密共享的改进方案，在有利网络条件下可有效防止该攻击，保障随机性。
2024-03-14 cs.CR
The Sender-Excited Secret Key Agreement Model: Capacity, Reliability and Secrecy Exponents
本文考虑了当信源由发送方随机激励且存在一个无噪声的公共讨论信道时的秘密密钥生成问题。因此，我们的设置是类似于最近的作品与动作依赖状态的通道，其中通道状态可能会受到一些参与方。我们通过一种信源仿真分析，推导出秘密密钥容量的单字母表达式。我们还推导出可实现的可靠性和保密指数的下界，即，解码错误概率和信息泄漏概率的指数衰减率。这些指数允许我们确定一组强可实现的秘密密钥速率。对于退化的窃听者的最大强可达到的速率等于秘密密钥的能力，我们的指数也可以专门以前已知的结果。在推导出我们的强可验证性结果时，我们引入了一种编码方案，该方案结合了窃听编码（以激发信道）和密钥提取（从剩余随机性中提取密钥）。秘密密钥容量自然地被看作是源和信道类型随机性的组合。通过例子，我们说明了一个基本的相互作用之间的部分秘密密钥率由于每种类型的随机性。我们还说明了固有的权衡之间的可实现的可靠性和保密指数。我们的新计划也自然地考虑到公众讨论的利率限制。我们表明，在速率约束下，我们能够实现更大的速率比那些可以通过一个纯源仿真策略。
2013-10-10 cs.CR cs.IT math.IT
Low-power Secret-key Agreement over OFDM
信息理论秘密密钥协议也许是迄今为止在物理层提供无条件安全的最实际可行的机制。在本文中，我们考虑的问题，秘密密钥协议，通过共享随机性在低功率的正交频分复用（OFDM）链路，在窃听者的存在。即使在衰落信道的情况下，低功率假设也大大简化了随机性共享方案的设计。我们评估所提出的系统的保密密钥速率方面的性能，并表明，一个实用的方法来共享密钥，通过使用低密度奇偶检验（LDPC）码的信息和解。数值结果证实了所提出的方法作为一个可行的和实用的解决方案的优点。此外，中断制定允许实现秘密密钥协议，即使只有统计知识的窃听信道是可用的。
2013-02-19 cs.CR cs.IT math.IT
Device-independent Randomness Amplification and Privatization
本文提出并证明了首个设备无关协议，可将任意偏差的公共Santha-Vazirani源放大并私有化为接近均匀的秘密字符串，仅需双组件设备，同时实现非消失提取率和最大噪声容忍度。
2017-09-07 cs.CR quant-ph
An Efficient Secret Communication Scheme for the Bosonic Wiretap Channel
本文提出了一种基于随机提取器、脉冲位置调制和里德-所罗门码的高效秘密通信方案，适用于玻色窃听信道，并在低光子流条件下达到最优性能。
2025-12-09 cs.CR quant-ph
How Many Queries Will Resolve Common Randomness?
一组m个终端，观察相关的信号，交互式通信，以产生共同的随机性为一个给定的子集。只知道通信，有多少直接查询的价值共同的随机性将解决它？一个一般的上限，有效的任意信号字母表，开发了这样的查询的数量，通过使用查询策略，适用于所有常见的随机性和相关的通信。当底层信号是m个相关随机变量的独立且同分布的重复时，查询的数量可以是信号长度的指数。对于这种情况下，所提到的上限是紧的，并导致一个单字母的公式的最大查询指数，这与相应的多终端源模型的秘密密钥容量相一致。事实上，该上界构成了最优查询指数的强逆，并且还隐含了秘密密钥容量的新的强逆。一个关键的工具，估计一个大的概率集的Renyi熵的大小，单独解释，也作为一个无损块编码的结果，一般的来源。作为特例，它给出了离散无记忆源的经典结果。
2013-05-07 cs.CR cs.IT math.IT
Key Distillation and the Secret-Bit Fraction
我们认为蒸馏的秘密位部分秘密噪声相关P_ABE，两个诚实的当事人和窃听者之间共享。研究最多的蒸馏方案包括对分布（P_ABE）^N的大量副本进行联合操作，并辅之以公共通信。在这里，我们考虑蒸馏只有一个副本的分布，而不是率，蒸馏秘密位的“质量”进行了优化，其中“质量”是量化的秘密位分数的结果。二进制分布的秘密比特部分是构成Alice和Bob之间的秘密比特的比例。通过本地操作和公共通信，找到了来自分布P_ABE的最大可提取秘密比特分数，并且用Lambda[P_ABE]表示。这个量被证明是非增下的本地操作和公共通信，和非减窃听者的本地操作：它是一个秘密单调。证明了当λ [P_ABE]>1/2时，P_ABE是可解的，从而提供了可解的一个充分条件.当窃听者是解耦的，诚实方的信息是二进制的，并且局部操作是可逆的时，找到了Lambda[P_ABE]的简单表达式。有趣的是，对于一般分布，（最优）操作需要数据的局部退化。
2008-05-12 cs.CR cs.IT math.IT
Deterministic Relativistic Quantum Bit Commitment
我们描述了新的无条件安全的比特承诺方案，其安全性是基于闵可夫斯基因果关系和单配偶的量子纠缠。我们首先描述了一个理想的方案，这是纯粹的确定性，在这个意义上，任何一方都不需要在任何阶段产生任何秘密的随机性。我们还描述了一个变体，允许提交者进行确定性，只需要从接收器的本地随机生成，并允许在揭幕点附近验证的承诺。我们表明，这些计划仍然提供了近乎完美的安全性的存在的损失和错误，这可以完美的，如果提交者使用一个额外的单个随机秘密位。我们讨论的情况下，这些优势是显着的。
2015-04-03 cs.CR quant-ph
A Secret Key Generation Scheme for Internet of Things using Ternary-States ReRAM-based Physical Unclonable Functions
在物联网（IoT）中利用传统加密技术的一些主要挑战包括需要为这样一个大规模的网络生成密钥，将生成的密钥分发给所有设备，密钥存储以及当对手物理访问设备时安全攻击的脆弱性。在本文中，提出了一种新的秘密密钥生成方法，用于利用在制造过程中引入的嵌入在设备的存储器中的固有随机性的物联网。提出了一种使用串行级联BCH极化码的模糊提取器结构，以从基于ReRAM的\emph{ternary-state}物理不可克隆函数（PUF）生成可再现密钥，用于设备认证和秘密密钥生成。基于ReRAM的PUF是物联网中身份验证和密钥生成的最实用选择，因为它们在系统噪声水平或以下运行，因此与替代存储器技术相比，不易受到侧信道攻击的影响。然而，当前基于ReRAM的PUF呈现出高的假阴性认证率，因为这些设备的行为可以在不同的物理条件下变化，这导致在不同的尝试中重新生成相同响应的概率较低。在本文中，我们提出了一个秘密密钥生成方案的三态PUFs，使可靠的重建所需的秘密密钥，利用串联的BCH极性模糊提取器。实验结果表明，该模型可以提供一个显着降低的概率之间的不匹配的原始密钥和再生的，而更少的\textit{Helper data}位数被用来提取\textit{Key}相比，以前提出的模糊提取技术。
2018-05-17 cs.CR
Thinking Inside The Box: Privacy Against Stronger Adversaries
本文研究统计密码原语扩展，围绕抗泄漏秘密共享、非可塑提取器、3SUM数据结构难度三方面展开，提出抗碰撞带种子提取器等构造，取得首个抗内存篡改统计隐私放大协议等成果，为对抗更强敌手的隐私保护提供理论支撑。
2024-06-24 cs.CR
Revisiting Shared Data Protection Against Key Exposure
Thales（泰雷兹）；LTCI, Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院电信学院通信与电子学实验室）
本文针对分布式系统中加密密钥泄露的场景，定义了新的安全模型，提出两种计算安全的加密后共享方案，降低了计算开销并提供了密钥泄露场景下的密码学证明。
2026-10-20 cs.CR
Economically Viable Randomness
我们研究了为区块链应用程序提供\emph{economically viable randomness}（EVR）的问题，即具有重大经济后果的随机性。EVR的应用包括基于区块链的彩票和赌博。EVR源保证（i）保密性，确保随机比特被保密，直到某个预定义的条件指示它们可以安全地公开（例如，彩票销售结束），以及（ii）鲁棒性，保证一旦条件成立就公布随机位。我们将EVR问题形式化，并在类似以太坊的区块链抽象之上解决它，该抽象支持智能合约和可转让的原生币。随机性是通过一个分布式的开放提交-揭示方案由博弈论代理人产生的，他们努力最大化他们的硬币持有量。请注意，在经济环境中，这些代理可能会从打破保密性或鲁棒性中获利，并可能为此参与附带协议（通过智能合约）。我们的解决方案创建了一个对抗此类攻击的激励结构。我们证明，以下协议产生一个稳态，称为联盟证明纳什均衡，从没有联盟组成的一个子集的球员可以同意偏离。在这种稳态下，满足鲁棒性和保密性。最后，我们在以太坊上实现我们的EVR源。
2020-07-07 cs.CR cs.GT
Distributed Secret Dissemination Across a Network
Shamir（n，k）门限秘密共享是安全多方计算和密钥管理等密码协议的重要组成部分。这些协议通常假设存在从分发者到所有参与者的直接通信链路，在这种情况下，分发者可以直接将秘密的份额传递给每个参与者。在本文中，我们考虑的秘密共享问题时，经销商没有直接的通信链路的所有参与者，而是，经销商和参与者形成一个一般的网络。现有的方法是基于从经销商到每个参与者的安全消息传输，需要在网络中进行相当大的协调。在本文中，我们提出了一种分布式算法，通过网络传播的份额，我们称之为的SNEAK算法，要求每个节点只知道它的一跳邻居的身份。虽然SNEAK施加了一个更强的条件，要求经销商是什么，我们称之为k-传播，而不是k-连接的现有解决方案所需的网络，我们表明，除了被分发，SNEAK实现显着降低通信成本和所需的随机性。
2014-10-22 cs.CR cs.IT math.IT
Partial Derandomization for Leakage-Resilient Shamir's Secret Sharing over Composite Order Fields
The Stein Faculty of Computer and Information Science, Ben Gurion University of the Negev（内盖夫本古里安大学斯坦计算机与信息科学学院）
该研究在复合阶域上构造抗泄漏Shamir秘密共享的显式评估点，通过部分去随机化评估点，降低随机性消耗，在受限参数范围实现对单块泄漏的完美统计安全，改进了现有相关方案。
2026-08-04 cs.CR cs.IT math.IT
On the Problem of Local Randomness in Privacy Amplification with an Active Adversary
本文在信息论的背景下研究了主动攻击下的隐私放大问题。在这种设置中，双方Alice和Bob从共享的$n$位弱随机串$W$开始，并尝试在完全由活跃且无界的对手控制的公共信道上就秘密随机密钥$R$达成一致。典型的假设是，这两方都可以访问本地私有统一随机比特。在本文中，我们试图尽量减少双方使用的本地随机性的要求。我们对以前的结果做了两个改进。首先，我们将每一方所需的随机比特数减少到$Θ(\ell+\log n)$，其中$\ell$是安全参数，只要$W$具有最小熵$n^{Ω(1)}$。以前，已知的最佳结果需要使用$Θ((\ell+\log n)\log n)$位。我们的结果也是渐近最优的。其次，我们将问题推广到双方只有局部弱随机源而不是真正均匀的随机比特的情况。我们表明，当每一方都有一个本地弱随机源与最小熵$> n/2$，有一个有效的隐私放大协议，工作几乎一样好，如果双方都可以访问本地均匀的随机位。其次，在每一方只有一个具有任意线性最小熵的弱随机源的情况下，给出了一个有效的隐私放大协议，该协议的安全参数可达$Ω(\log k)$ .我们的研究结果给出了第一个协议，实现隐私放大时，每一方只能访问一个本地弱随机源。
2010-11-11 cs.CC cs.CR
Post-Quantum Secure Decentralized Random Number Generation Protocol with Two Rounds of Communication in the Standard Model
针对现有去中心化随机数生成器缺乏后量子安全或依赖随机预言机模型的问题，本文提出基于格的 PVSS 的两轮 DRNG，可在标准模型下证明安全并容忍 t < n/2 个恶意方。
2025-05-12 cs.CR math.NT
