Пороговая криптосистема

Пороговая криптосистема , основа области пороговой криптографии , представляет собой криптосистему , которая защищает информацию путем ее шифрования и распределения среди кластера отказоустойчивых компьютеров. Сообщение шифруется с использованием открытого ключа , а соответствующий закрытый ключ используется всеми участвующими сторонами. При использовании пороговой криптосистемы, чтобы расшифровать зашифрованное сообщение или подписать сообщение, несколько сторон (более некоторого порогового числа) должны сотрудничать в протоколе расшифровки или подписи .

История

Возможно, первая система с полными пороговыми свойствами для функции-лазейки (например, RSA ) и доказательством безопасности была опубликована в 1994 году Альфредо Де Сантисом, Иво Десмедтом, Яиром Франкелем и Моти Юнгом . ^[1]

Исторически сложилось так, что эту технологию использовали только организации, обладающие очень ценными секретами, такие как центры сертификации , военные и правительства. Одна из первых реализаций была реализована в 1990-х годах компанией Certco для запланированного развертывания оригинальной безопасной электронной транзакции . ^[2]Однако в октябре 2012 года, после ряда взломов зашифрованных паролей на крупных общедоступных веб-сайтах, RSA Security объявила, что выпустит программное обеспечение, которое сделает эту технологию доступной для широкой публики. ^[3]

В марте 2019 года Национальный институт стандартов и технологий (NIST) провел семинар по пороговой криптографии, чтобы достичь консенсуса по приложениям и определить спецификации. ^[4] В июле 2020 года NIST опубликовал «Дорожную карту критериев для пороговых схем для криптографических примитивов» под номером NISTIR 8214A. ^[5]

Методология

Позволять $n$ быть числом сторон. Такая система называется (t,n) -пороговой, если хотя бы t из этих сторон могут эффективно расшифровать зашифрованный текст, при этом менее t не имеют полезной информации. Аналогичным образом можно определить (t,n) -пороговую схему подписи , в которой как минимум t сторон. для создания подписи требуется ^[6]

Приложение

Наиболее распространенным применением является хранение секретов в нескольких местах, чтобы предотвратить захват секрета и последующий криптоанализ этой системы. Чаще всего «разделенные» секреты представляют собой секретный ключ шифрования с открытым ключом или схемы цифровой подписи . Этот метод в первую очередь обеспечивает выполнение операции расшифровки или подписи только в том случае, если действует порог разделителя секрета (в противном случае операция не выполняется). Это делает этот метод основным механизмом разделения доверия, помимо аспектов безопасности хранения.

Производные асимметричной криптографии

Пороговые версии схем шифрования или подписи могут быть построены для многих асимметричных криптографических схем. Естественная цель таких схем — обеспечить такую же безопасность, как и исходная схема. Такие пороговые версии определены вышеизложенным и следующим: ^[7]

Криптосистема Дамгорда – Юрика ^[8]^[9]
ДПО ^[10]^[11]
Эль-Гамаль
ECDSA ^[12]^[13]^[14] (они используются для защиты биткойн- кошельков)
Криптосистема Пайе ^[15]
ЮАР
подпись Шнорра ^[16]

См. также

Ссылки

^ Альфредо Де Сантис, Иво Десмедт, Яир Франкель, Моти Юнг : Как безопасно поделиться функцией. СТОК 1994: 522-533 [1]
^ Visa и Mastercard только что объявили о выборе двух компаний - CertCo и Spyrus , 20 мая 1997 г. , получено 2 мая 2019 г.
^ Том Симонайт (9 октября 2012 г.). «Чтобы защитить пароли от хакеров, просто разбейте их на части» . Обзор технологий . Проверено 13 октября 2020 г.
^ «Пороговая криптография» . csrc.nist.gov . 20 марта 2019 г. Проверено 2 мая 2019 г.
^ Брандао, Луис Т. А. Н.; Дэвидсон, Майкл; Васильев, Апостол (07.07.2020). «Дорожная карта NIST по критериям пороговых схем для криптографических примитивов» . Ресурсный центр компьютерной безопасности . НИСТ . doi : 10.6028/NIST.IR.8214A . S2CID 221350433 . Проверено 19 сентября 2021 г.
^ Десмедт, Иво; Франкель, Яир (1990). «Пороговые криптосистемы» . В Брассаре, Жиль (ред.). Достижения в криптологии — CRYPTO' 89 Труды . Конспекты лекций по информатике. Том. 435. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. стр. 307–315. дои : 10.1007/0-387-34805-0_28 . ISBN 978-0-387-34805-6 .
^ Джонатан Кац, Моти Юнг: Пороговые криптосистемы, основанные на факторинге. АЗИАКРИПТ 2002: 192-205 [2]
^ Иван Дамгорд, Мадс Юрик: Пороговая криптосистема с гибкой длиной и приложениями . АЦИСП 2003: 350–364.
^ Иван Дамгорд, Мадс Юрик: обобщение, упрощение и некоторые применения вероятностной системы открытых ключей Пайе . Криптография с открытым ключом 2001: 119-136.
^ Розарио Дженнаро, Станислав Яреки, Хьюго Кравчик, Таль Рабин : Надежные пороговые сигнатуры DSS. ЕВРОКРИПТ 1996: 354–371.
^ «Распределенная защита конфиденциальности (DKGPG)» . 2017.
^ Грин, Марк; Эйзенбарт, Томас (2015). «Сила в цифрах: пороговое значение ECDSA для защиты ключей в облаке» (PDF) . МАКР .
^ Дженнаро, Росарио; Голдфедер, Стивен; Нарайанан, Арвинд (2016). «Оптимальные по порогу подписи DSA/ECDSA и приложение для обеспечения безопасности биткойн-кошелька» (PDF) . Прикладная криптография и сетевая безопасность . ACNS 2016. doi : 10.1007/978-3-319-39555-5_9 .
^ Гогол, Адам; Страшак, Дамиан; Свентек, Михал; Кула, Енджей (2019). «Пороговое значение ECDSA для децентрализованного хранения активов» (PDF) . МАКР .
^ Нисиде, Такаши; Сакураи, Коичи (2011). «Распределенная криптосистема Пайе без доверенного дилера» . Ин Чунг, Ёнва; Юнг, Моти (ред.). Приложения информационной безопасности . Конспекты лекций по информатике. Том. 6513. Берлин, Гейдельберг: Springer. стр. 44–60. дои : 10.1007/978-3-642-17955-6_4 . ISBN 978-3-642-17955-6 .
^ Комло, Челси; Голдберг, Ян (2021). «FROST: гибкие оптимизированные по кругу сигнатуры порога Шнорра» . В Данкельмане, Орр; Джейкобсон, Майкл Дж. Младший; О'Флинн, Колин (ред.). Избранные области криптографии . Конспекты лекций по информатике. Том. 12804. Чам: Springer International Publishing. стр. 34–65. дои : 10.1007/978-3-030-81652-0_2 . ISBN 978-3-030-81652-0 . S2CID 220794784 .

[1] Альфредо Де Сантис, Иво Десмедт, Яир Франкель, Моти Юнг : Как безопасно поделиться функцией. СТОК 1994: 522-533 [1]

[2] Visa и Mastercard только что объявили о выборе двух компаний - CertCo и Spyrus , 20 мая 1997 г. , получено 2 мая 2019 г.

[3] Том Симонайт (9 октября 2012 г.). «Чтобы защитить пароли от хакеров, просто разбейте их на части» . Обзор технологий . Проверено 13 октября 2020 г.

[4] «Пороговая криптография» . csrc.nist.gov . 20 марта 2019 г. Проверено 2 мая 2019 г.

[5] Брандао, Луис Т. А. Н.; Дэвидсон, Майкл; Васильев, Апостол (07.07.2020). «Дорожная карта NIST по критериям пороговых схем для криптографических примитивов» . Ресурсный центр компьютерной безопасности . НИСТ . doi : 10.6028/NIST.IR.8214A . S2CID 221350433 . Проверено 19 сентября 2021 г.

[6] Десмедт, Иво; Франкель, Яир (1990). «Пороговые криптосистемы» . В Брассаре, Жиль (ред.). Достижения в криптологии — CRYPTO' 89 Труды . Конспекты лекций по информатике. Том. 435. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. стр. 307–315. дои : 10.1007/0-387-34805-0_28 . ISBN 978-0-387-34805-6 .

[7] Джонатан Кац, Моти Юнг: Пороговые криптосистемы, основанные на факторинге. АЗИАКРИПТ 2002: 192-205 [2]

[8] Иван Дамгорд, Мадс Юрик: Пороговая криптосистема с гибкой длиной и приложениями . АЦИСП 2003: 350–364.

[9] Иван Дамгорд, Мадс Юрик: обобщение, упрощение и некоторые применения вероятностной системы открытых ключей Пайе . Криптография с открытым ключом 2001: 119-136.

[10] Розарио Дженнаро, Станислав Яреки, Хьюго Кравчик, Таль Рабин : Надежные пороговые сигнатуры DSS. ЕВРОКРИПТ 1996: 354–371.

[11] «Распределенная защита конфиденциальности (DKGPG)» . 2017.

[12] Грин, Марк; Эйзенбарт, Томас (2015). «Сила в цифрах: пороговое значение ECDSA для защиты ключей в облаке» (PDF) . МАКР .

[13] Дженнаро, Росарио; Голдфедер, Стивен; Нарайанан, Арвинд (2016). «Оптимальные по порогу подписи DSA/ECDSA и приложение для обеспечения безопасности биткойн-кошелька» (PDF) . Прикладная криптография и сетевая безопасность . ACNS 2016. doi : 10.1007/978-3-319-39555-5_9 .

[14] Гогол, Адам; Страшак, Дамиан; Свентек, Михал; Кула, Енджей (2019). «Пороговое значение ECDSA для децентрализованного хранения активов» (PDF) . МАКР .

[15] Нисиде, Такаши; Сакураи, Коичи (2011). «Распределенная криптосистема Пайе без доверенного дилера» . Ин Чунг, Ёнва; Юнг, Моти (ред.). Приложения информационной безопасности . Конспекты лекций по информатике. Том. 6513. Берлин, Гейдельберг: Springer. стр. 44–60. дои : 10.1007/978-3-642-17955-6_4 . ISBN 978-3-642-17955-6 .

[16] Комло, Челси; Голдберг, Ян (2021). «FROST: гибкие оптимизированные по кругу сигнатуры порога Шнорра» . В Данкельмане, Орр; Джейкобсон, Майкл Дж. Младший; О'Флинн, Колин (ред.). Избранные области криптографии . Конспекты лекций по информатике. Том. 12804. Чам: Springer International Publishing. стр. 34–65. дои : 10.1007/978-3-030-81652-0_2 . ISBN 978-3-030-81652-0 . S2CID 220794784 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]