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Analysis and Extensions of the PCF Secure Two-Party Computation Compiler

Hiemenz, Benedikt (2014)
Analysis and Extensions of the PCF Secure Two-Party Computation Compiler.
Technische Universität Darmstadt
Bachelorarbeit, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

In 2013, the Portable Circuit Format (PCF) project was started to improve the way circuits for secure computation can efficiently be built, stored and evaluated. Secure computation is a growing field of cryptography, especially in the last decade and allows two or more parties to jointly evaluate a common function over their inputs without the need to disclose any information but the final result of the calculation. To allow an evaluation in such an oblivious way, the common function is first translated into a circuit, that consists of the combination of many connected Boolean gates. These - usually very big circuits have to be processed efficiently, which is a known problem of secure computation, but necessary to make it usable for a bigger audience and hence assist in its dissemination. In the course of this thesis, all components of the PCF project are described as well as their relation to each other. In addition, different improvements for the project have been implemented with regard to recent researches. The existing implementation that is used for the function evaluation based on the known approach of Yao’s Garbled Circuits (GC). We add an implementation of the Goldreich, Micali and Wigderson (GMW) protocol, since the GMW approach provides a more efficient function evaluation for certain circuits. With the aim to support different arithmetic operations in addition to the existing Boolean ones, we introduce some new expressions for the circuit evaluation description. The advantages and disadvantages of all implemented project modifications are presented in detail in the course of this thesis.

Typ des Eintrags: Bachelorarbeit
Erschienen: 2014
Autor(en): Hiemenz, Benedikt
Art des Eintrags: Bibliographie
Titel: Analysis and Extensions of the PCF Secure Two-Party Computation Compiler
Sprache: Englisch
Referenten: Schneider, Dr. Thomas ; Demmler, Daniel
Berater: Demmler, M.Sc. Daniel
Publikationsjahr: 28 August 2014
Ort: Darmstadt
URL / URN: https://www.encrypto.cs.tu-darmstadt.de/media/encrypto/encry...
Kurzbeschreibung (Abstract):

In 2013, the Portable Circuit Format (PCF) project was started to improve the way circuits for secure computation can efficiently be built, stored and evaluated. Secure computation is a growing field of cryptography, especially in the last decade and allows two or more parties to jointly evaluate a common function over their inputs without the need to disclose any information but the final result of the calculation. To allow an evaluation in such an oblivious way, the common function is first translated into a circuit, that consists of the combination of many connected Boolean gates. These - usually very big circuits have to be processed efficiently, which is a known problem of secure computation, but necessary to make it usable for a bigger audience and hence assist in its dissemination. In the course of this thesis, all components of the PCF project are described as well as their relation to each other. In addition, different improvements for the project have been implemented with regard to recent researches. The existing implementation that is used for the function evaluation based on the known approach of Yao’s Garbled Circuits (GC). We add an implementation of the Goldreich, Micali and Wigderson (GMW) protocol, since the GMW approach provides a more efficient function evaluation for certain circuits. With the aim to support different arithmetic operations in addition to the existing Boolean ones, we introduce some new expressions for the circuit evaluation description. The advantages and disadvantages of all implemented project modifications are presented in detail in the course of this thesis.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

Die vorliegende Thesis beschäftigt sich mit verschiedenen Aspekten des Portable Circuit Format (PCF) Projektes, mit dessen Hilfe sich Circuits für Secure Computation effizienter aufbauen, speichern und verarbeiten lassen. Secure Computation bezeichnet ein in den letzten Jahren wachsendes Feld der Kryp- tographie, bei dem zwei oder mehr Parteien gemeinsam eine Funktion auf ihren Eingaben auswerten, ohne Informationen über ihre Eingaben preisgeben zu müssen. Lediglich die Funktionsausgabe ist am Ende allen Parteien bekannt. Um eine solche Berechnung zu ermöglichen, übersetzen viele bekannte Verfahren die Funktion zuerst in einen Circuit, eine Struktur aufgebaut aus der Verknüpfung Boolescher Gates. Diese - meist riesigen - Circuits effizient zu verarbeiten ist ein bekanntes Problem von Secure Computation, aber auch Voraussetzung, um es für einen größeren Kreis von Entwicklern und deren An- wendungen verfügbar zu machen. Die einzelnen Komponenten des PCF Projektes werden im Rahmen dieser Thesis vorgestellt sowie deren Zusammenspiel beschrieben. Darüber hinaus wurden verschiedene Verbesserungen für das Projekt re- alisiert, welche neuere Forschungsergebnisse berücksichtigen. Wir ergänzen die vorhandene Implemen- tation der Funktionsauswertung, welche auf dem Verfahren von Yao’s Garbled Circuits (GC) basiert, um das Verfahren von Goldreich, Micali and Wigderson (GMW), einer in vielen Fällen effektiveren Möglichkeit Funktionen nach dem Secure Computation Prinzip auszuwerten. Zudem verbessern wir die Möglichkeiten die Auswertung des Circuits zu beschreiben, indem wir arithmetische Operationen neben den vorhandenen Booleschen einführen. Die Vor- und Nachteile aller Projektmodifikationen wer- den im Verlauf dieser Thesis ausführlich dargestellt.

Deutsch
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 20 Fachbereich Informatik
LOEWE
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LOEWE > LOEWE-Zentren > CASED – Center for Advanced Security Research Darmstadt
20 Fachbereich Informatik > EC SPRIDE
Hinterlegungsdatum: 19 Jul 2018 19:06
Letzte Änderung: 08 Aug 2024 09:22
PPN:
Referenten: Schneider, Dr. Thomas ; Demmler, Daniel
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