An Unconditionally Secure Encryption Scheme for IoBT Networks
针对存在无界计算能力敌手的战场物联网（IoBT）安全通信需求，提出一种基于共享随机二进制矩阵和预共享成对随机密钥、通过有限群模加法实现的无条件安全加密方案，证明其绝对语义安全且矩阵泄露时仍抗密钥恢复攻击。
2025-08-01 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Multiparty Computation with Partial Fairness
一个用于计算函数的协议是安全的，如果在这个协议中的对手不能造成比在理想计算中更多的伤害，在理想计算中各方将他们的输入给可信方，可信方将函数的输出返回给所有各方。特别是，在理想模型中，这样的计算是公平的--所有各方都得到了输出。Cleve（STOC 1986）证明，一般来说，没有诚实的多数，公平是不可能的。为了克服这种不可能性，Gordon和Katz（Eurocrypt 2010）提出了一个宽松的定义- 1/p-安全计算-保证部分公平性。对于两方，他们构造1/p-安全协议的功能，其域或范围的大小是多项式（在安全参数中）。Gordon和Katz询问他们的结果是否可以扩展到多方协议。我们研究1/p-安全协议在多方设置的一般功能。我们的主要结果是1/p-安全协议的建设时，缔约方的数量是恒定的，只要不到2/3的缔约方是腐败的。我们的协议要求（1）功能是确定性的，域的大小是多项式（在安全参数中），或者（2）功能可以是随机的，范围的大小是多项式。如果域的大小是恒定的，功能是确定性的，那么我们的协议是有效的，即使当各方的数量是O（log log n）（其中n是安全参数）。在消极的一面，我们表明，当缔约方的数量是超常数，1/p-安全协议是不可能的，当域的大小是多项式。
2010-11-25 cs.CR
Multiparty Quantum Signature Schemes
数字签名广泛用于电子通信中，以确保重要任务的安全，例如金融交易，软件更新和法律合同。目前使用的签名方案是基于公钥密码学的，其安全性来自计算假设。然而，构造无条件安全的签名协议是可能的。特别地，使用量子通信，可以基于量子力学的基本原理构造具有安全性的签名方案。目前已经提出了几个量子签名协议，但没有一个协议被明确推广到三个以上的参与者，其安全目标也没有被正式定义。在这里，我们首先扩展了Swanson和Stinson（2011）的安全定义，使其也适用于量子情况，并引入了基于不同验证级别的可转移性的正式定义。然后，我们证明了几个属性，多方签名协议的信息理论安全-量子或经典-必须满足，以实现其安全目标。我们还表示了两个现有的量子签名协议与三方的安全框架，我们已经介绍。最后，我们将Wallden-Dunjko-Escher-Andersson（2015）给出的一个量子签名协议推广到多方情形，证明了该协议的不可伪造性、不可否认性和不可转移性。值得注意的是，该协议可以使用任何点对点量子密钥分发网络来实现，因此已准备好进行实验演示。
2015-05-27 cs.CR quant-ph
Quorums Quicken Queries: Efficient Asynchronous Secure Multiparty Computation
我们描述了一个异步算法来解决安全多方计算（MPC）在n个球员，当严格小于1/8的分数的球员是由一个静态对手控制。对于域上的任何函数f，可以由具有m个门的电路计算，我们的算法要求每个参与者发送多个域元素，并执行O（m/n + \sqrt{n}）的计算量。这比传统算法有了显著的改进，传统算法需要每个玩家发送大量消息并执行Ω（nm）的计算。此外，我们定义了阈值计数问题，并提出了一个分布式算法来解决它在异步通信模型。我们的算法是负载平衡的，计算，通信和延迟的O（log n）的复杂性，并可能是独立的利益，其他应用程序的负载均衡的目标。
2013-10-13 cs.CR cs.DC cs.DS
Unconditionally secure ciphers with a short key for a source with unknown statistics
本文考虑了在加密消息的概率分布未知的情况下，用短密钥构造无条件安全密码的问题。请注意，无条件安全性意味着没有计算约束的攻击者只能获得关于加密消息的可忽略的信息量（“泄漏”）（在不知道密钥的情况下）。在这里，我们考虑的情况下，先验（部分）未知的消息源统计。更具体地，消息源概率分布属于给定的分布族。我们提出了一个无条件安全的密码这种情况下。例如，可以考虑为以欧盟的任何语言编写的文本构建单个密码。也就是说，要加密的消息可以用这些语言中的任何一种编写。
2023-03-27 cs.CR cs.IT math.IT
Network Agnostic MPC with Statistical Security
本文研究统计安全的网络无关 MPC，证明在同步/异步网络下分别容忍 $\mathcal{Z}_s$、$\mathcal{Z}_a$ 的充要条件是 $\mathcal{Q}^{(2,1)}$，并构造多种复杂度为多项式的基础协议。
2023-06-02 cs.CR
Making Code Voting Secure against Insider Threats using Unconditionally Secure MIX Schemes and Human PSMT Protocols
代码投票是Chaum引入的一种解决方案，用于使用可能被恶意软件感染的设备在电子投票应用程序中投票。Chaum在代码投票方面的工作假设投票代码是使用邮件系统物理地传递给投票者的，隐含地要求信任邮件系统。这不一定是一个有效的假设-特别是如果邮件系统不可信。当与选票的接收者合谋时，隐私就被破坏了。很明显，当涉及到隐私时，计算机和互联网上的“安全”通信不能完全信任。这强调了使用的重要性：（1）安全网络通信的无条件安全性。(2)减少对不可信计算机的依赖。在本文中，我们将探讨如何消除邮件系统的信任假设的代码投票。我们使用PSMT协议（SCN 2012），其中在视觉辅助的帮助下，人类可以以99\%的准确度正确地进行$\mod 10$添加。我们介绍了一个无条件安全的MIX基于组合数学的集合系统。鉴于我们提出的投票方案的最终用户是人类，我们\emph{cannot use}经典的安全多方计算协议。我们的解决方案适用于单议席和多议席选举，实现：\begin{enumerate}[i)] \item An anonymous and perfectly secure communication network secure against a $t$-bounded passive adversary used to deliver voting, \item The end step of the p…
2015-06-14 cs.CR
GRAND : Graph Reconstruction from potential partial Adjacency and Neighborhood Data
针对安全多方计算输出可能泄露图结构的问题，提出GRAND方法，利用共同邻居矩阵及可选的部分图知识重建邻接矩阵，并引入co-squareness刻画重建界限。
2024-12-06 cs.CR cs.SI
Computer-aided proofs for multiparty computation with active security
安全多方计算（MPC）是一种通用的加密技术，它允许不信任方计算他们各自输入的函数，而只显示函数的输出。它已经在拍卖、电子邮件过滤和安全电话会议等领域得到了应用。鉴于其重要性，正确指定和实现协议至关重要。在程序设计语言社区中，使用计算机证明助手来验证正确性证明已经成为一种良好的实践。在密码学领域，EasyCrypt是最先进的证明助手。它为概率编程提供了一种嵌入式语言，以及嵌入到环境通用高阶逻辑中的专用逻辑。它允许我们方便地表达密码学性质。EasyCrypt已成功应用于许多应用，包括公钥加密、签名、乱码电路和差分隐私。在这里，我们第一次表明，它也可以用来证明MPC对恶意对手的安全性。我们正式添加和复制的秘密共享计划，并将其应用到毛雷尔的MPC协议的安全加法和乘法。我们的方法扩展到一般的多项式函数。我们遵循EasyCrypt的见解，即安全证明通常可以简化为关于程序等价性的证明，这是一个在程序设计语言验证中很好理解的主题。特别是，我们表明，在被动的情况下，基于非干扰的定义是相当于一个标准的基于游戏的安全定义。对于主动情况，我们提供了一个新的NI定义，我们称之为输入独立性。
2018-06-19 cs.CR cs.LO
Superposition Attacks on Cryptographic Protocols
对经典密码协议的攻击通常是通过允许对手向预言机询问来建模的。然后，安全性被定义为要求只要查询满足某些约束，就存在对手无法解决的某些问题，例如计算某条信息。在本文中，我们介绍了一个全新的模型，量子攻击经典的密码协议，其中对手被允许在量子叠加问几个经典的查询。这是一个严格的比标准的攻击，我们认为在这个模型中的几个原语的安全性。我们证明了一个秘密共享方案是安全的阈值$t$在标准模型是安全的叠加攻击，当且仅当阈值降低到$t/2$。我们使用这个结果给所有的NP在公共参考字符串模型的零知识证明。虽然我们的协议是经典的，它是健全的对作弊无界量子证明和计算零知识，即使验证者被允许叠加攻击。最后，我们考虑多方计算，并表明，对于最一般的攻击类型，基于模拟的安全是不可能的。然而，把对手的自然约束，我们展示了一个非平凡的例子，确实可以模拟的协议。
2011-08-31 cs.CR quant-ph
Supersonic OT: Fast Unconditionally Secure Oblivious Transfer
Newcastle University（纽卡斯尔大学）；The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
本文提出Supersonic OT，一种避免公钥原语的无条件安全OT方案，通过秘密共享、受控交换和第三方助手实现O(1)响应，单实例运行0.35毫秒，比最先进基线OT快2000倍。
2024-08-25 cs.CR cs.DB cs.LG
A coding theory foundation for the analysis of general unconditionally secure proof-of-retrievability schemes for cloud storage
最近对“云存储”有相当大的兴趣，其中用户要求服务器存储大文件。一个问题是用户是否可以验证服务器实际上正在存储文件，并且通常采用质询-响应协议来使用户相信文件确实被正确地存储。这些方案的安全性是根据提取器来描述的，该提取器将恢复或检索给定的具有足够高的成功概率的任何“证明算法”的文件。本文将证明的无条件安全模型中的可检索计划，其中对手有无限的计算能力。在这种情况下，文件的可检索性可以建模为特定代码中的纠错。我们提供了一个一般的分析框架，这样的计划，产生精确的（非渐近）减少，精确量化的条件提取成功的证明算法的成功概率的函数，我们将这种分析应用到几个原型计划。此外，我们提供了一个新的方法来分析的关键POR计划在一个无条件安全的设置，并使用它来证明的安全性的修改版本的计划由于Shacham和Waters在一个稍微受限的攻击模型，从而提供了第一个例子的关键POR计划与无条件安全。我们还展示了如何经典的统计技术可以用来评估是否证明的反应是足够准确，允许成功提取。最后，我们证明了POR方案的存储和通信复杂性的一个新的下界。
2012-10-29 cs.CR math.CO
Covert Attacks on Machine Learning Training in Passively Secure MPC
Google DeepMind（谷歌DeepMind）；Visa Research（Visa研究）；Aarhus University（阿arhus大学）
本研究揭示主动对手可在被动安全MPC训练协议中实施隐蔽攻击，损害模型完整性与隐私，甚至重建训练数据，挑战了被动安全威胁模型的合理性，并推动采用主动安全协议。
2025-05-21 cs.CR cs.LG
Key Agreement and Oblivious Transfer from Free-Energy Limitations
我们提出了热力学第二定律的极少数建设性的后果之一。更具体地说，我们提出的协议的秘密密钥的建立和多方计算的安全性是基于朗道的原则。后者指出，每个信息位的擦除成本至少是kTln 2（其中k是玻尔兹曼常数，T是环境的绝对温度）。尽管不切实际，我们的协议探索了可逆计算的极限，并且关于对手的唯一假设是她无法获得在诚实参与者中呈指数级的自由能量。我们的结果推广到量子领域。
2022-06-03 cs.CR quant-ph
Secret Sharing Sharing For Highly Scalable Secure Aggregation
安全多方计算（MPC）可以提高数据所有者的安全性和隐私性，同时允许分析师执行高质量的分析。安全聚合是一种安全的分布式机制，用于支持联合深度学习，而无需可信的第三方。本文提出了一个具有次线性通信复杂性的高性能安全聚集协议。我们的协议通过基于组的方法实现了更高的通信和计算效率。它类似于扩展到值向量的秘密共享协议（也称为梯度），但在组内，我们添加了一个额外的秘密共享层（也称为分片）。这确保了在标准真实/理想安全范例中的秘密输入的隐私，在服务器可能与对手勾结的半诚实和恶意设置中。在恶意设置中，5%的客户端损坏和5%的退出，我们的协议可以聚合在一个联盟与100，000，000成员和向量的长度为100，而要求每个客户端只与350个其他客户端进行通信。这种聚合的具体计算成本对于服务器来说不到半秒，对于客户端来说不到100毫秒。
2022-05-03 cs.CR
CompactTag: Minimizing Computation Overheads in Actively-Secure MPC for Deep Neural Networks
本文提出CompactTag，利用线性层到Toeplitz矩阵乘法的转换降低主动安全MPC的MAC标签计算复杂度，在ResNet、Transformer和VGG16上最高实现23倍标签加速与1.47倍在线阶段加速。
2023-11-08 cs.CR
SEEK: model extraction attack against hybrid secure inference protocols
Open Security Research（开放安全研究院）
关于在预测即服务中使用的机器学习模型的安全问题包括模型、查询和结果的隐私。已经开发了基于同态加密（HE）和/或多方计算（MPC）的安全推理解决方案来保护所有敏感信息。最有效的解决方案之一是将HE用于线性层，将MPC用于非线性层。然而，对于这种半诚实安全的混合协议，攻击者可以在推理过程中篡改中间特征，从而比针对明文推理服务的方法更有效地提取模型信息。在本文中，我们提出了SEEK，一个通用的提取方法的混合安全推理服务只输出类标签。该方法能够独立地提取目标模型的每一层，且不受模型深度的影响。对于ResNet-18，SEEK可以提取一个参数，平均查询次数少于50次，平均误差小于$0.03\%$。
2022-09-14 cs.CR cs.LG
Secure Computation with Shared EPR Pairs (Or: How to Teleport in Zero-Knowledge)
本文利用共享 EPR 对构造随机接收方一次性字符串 OT，并据此实现安全量子隐形传态及 NIZK 等应用，还提出两轮最优、无条件安全的经典功能 MPC 协议。
2023-04-20 cs.CR quant-ph
Quantum Tagging: Authenticating Location via Quantum Information and Relativistic Signalling Constraints
我们定义了{ \it量子标签}的任务，即在由对手控制的环境中，通过从适当位置的远程站点发送和接收量子信号来验证经典标签设备的经典位置，对手的量子信息处理和传输功率是无限的。我们为此任务定义了简单的安全模型，并简要讨论了替代方案。我们说明了在这种情况下，天真的量子密码推理的陷阱描述几个协议，乍一看似乎是无条件安全的，但正如我们所示，实际上可以打破基于传送的攻击。我们还描述了一些协议，不能被这些特定的攻击，但不证明他们是无条件安全的。我们回顾了量子标签协议的历史，我们在2002年首次讨论了量子标签协议，并在2006年的一项专利（针对不安全的协议）中进行了描述。其他作者最近重新考虑了这种可能性。我们所知道的所有最近讨论的协议要么是我们在2002-3年考虑过的，要么是当时考虑过的方案的变体，并且都是可证明不安全的。
2011-07-14 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Arithmetic Computation with No Honest Majority
我们研究了有限环上安全评估算术电路的复杂性。这个问题的动机是自然的安全计算任务。我们的主要目标是：（1）只对环操作和标准密码原语进行黑箱调用，（2）最小化此类黑箱调用的数量以及通信开销。我们提出了几种解决方案，其不同的效率，一般性和潜在的棘手的假设。这些措施包括：1. OT-混合模型中的无条件安全协议，其使用任意环$R$的黑盒，但是其中环操作的数量随着$\log|R|$（上界）线性增长。2. OT-混合模型中的计算安全协议，该模型使用底层环的黑盒，并且其中环操作的数量不随环的大小而增长。这些结果扩展了Naor和Pinkas用于安全多项式评估的先前方法（SIAM J. Comput.，35（5），2006）。3.环$\mathbb{Z}_m=\mathbb{Z}/m\mathbb{Z}$的一种协议，它只使用同态加密方案的黑盒。当$m$是素数时，电路的每个门对加密方案的调用（分摊）次数是恒定的。事实上，我们所有的协议在OT混合模型中都是UC安全的，并且可以推广到具有任意数量恶意方的多方计算。
2008-11-08 cs.CC cs.CR
Private Iris Recognition with High-Performance FHE
Cryptolab, Inc.（Cryptolab公司）；Seoul National University（首尔国立大学）
针对虹膜识别中的隐私问题，提出基于阈值全同态加密（ThFHE）的解决方案，利用CKKS方案和GPU加速线性代数，在8块RTX-5090 GPU上实现32个虹膜与7·2^14个模板的匹配约1.8秒，相比SS-MPC方案减少通信轮次并增强安全性。
2026-06-18 cs.CR
Universally Composable Simultaneous Broadcast against a Dishonest Majority and Applications
本研究在通用可组合性框架下修订同时广播定义，提出基于时间锁加密的抗自适应敌手（不诚实多数）协议，并展示其在分布式随机数生成与去中心化投票中的应用。
2023-07-21 cs.CR cs.DC
