第二十二讲秘密分享与游戏PPT课件

十二讲秘密分享与游戏
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整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
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秘密分享方案是与密钥建立相关的多方 协议。秘密分享的原始动机是：为了保 证密码密钥不丢失，希望产生密钥备份， 但是越多的密钥备份，密钥泄露的可能 就越大；越少的密钥备份，密钥丢失的 可能就越大。秘密分享方案就是用来提 高密钥可靠性而不增加泄露风险的方法。
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秘密分割
使用模加的二重控制
如果一个秘密数字 S，0 S m 1，这里， m是某 个整数，必须输入到设 备(例如，一个种子密钥 )， 但是由于操作的原因， 不希望任何单独个人 (除 可信第三方以外 )知道这个数字，则可以 使用如 下方案。一个可信第三方产生一 个随机数 1 S1 m 1，并将数值 S1和S S1(mod m)分别交给实体 A和 B。A 和B分别将他们的数值输入 设备，它们 之和模 m即可恢复出 S。
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现代密码学的一个主要成就在于高级安 全协议的发展。这些协议可以让用户在 网上解决现实世界中许多问题，进行各 种游戏，也能执行各种有趣而复杂的分 布任务。电话投币和扑克协议将在这一 讲中做简要介绍。
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本讲提要
秘密分享的应用 秘密分割 门限方案 电话投币协议 电话扑克协议
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秘密分享的应用
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评述. (1) 二重控制方案可以看作 一个 (2，2)门限方案的实例， 而一致同意控制方案是 一个 (t，t)门限方案的实例。 (2) 如果需要一个门限方案 反复使用而不降低安全 性， 就需要一个阻止参与者 推出其他用户分享的控 制机制。 一种方法是阻止组内成 员直接访问他们恢复的 秘密， 而是使用一个可信的设 备来计算秘密。这非常 适合于 系统目标是分享控制， 对于每个参与者而言只 需要 看到特定行为被触发， 而不访问秘密的本身。
二重控制方案很容易以加推广，将秘S密分割给t
个用户，只有全部用参户与才能恢复 S。方法如
下：可信第三T方产生t 1个相互独立的随机S数 i， 0 Si m1，1i t 1。S1 到St1分别交给实体P1
到Pt1，每人一个。实P体t得到St S
t1S (modm)。
i1 i
秘密可以通过 S t S (modm)恢复。 i1 i
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使用模加的二重控制(续)
评述. (1)如果可以相信A 和B不存在串谋，则没有人知 道任何S的信息，这是由于两人拥有的只是在0到 m 1之间的一个随机数。 (2) 这是知识分割方案的例子，其将对秘密S的知 识在两个人之间做分割。任何对秘密S的操作可 以看作二重控制需要两人共同触发。
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使用模加的一致同意控制
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但是，这仍然存在问题：如果任意一个 碎片丢失，则消息无法恢复。如果一个 雇员有烹饪方法的一个碎片而他去为竞 争对手工作并将其碎片带走，那么其他 雇员就没有那么幸运了。离职雇员虽然 不能产生烹饪方法，但他可以不在参与 恢复烹饪方法。他的碎片与其它碎片一 样对恢复消息至关重要。
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关于门限方案 你在为核导弹安装发射程序。你想确信一个 疯子是不能启动发射，也不希望两个疯子就 能启动发射。在你允许发射前，五个军官至 少有三个是疯子。这是一个容易解决的问题。 做一个机械发射控制器，给五个军官每个人 一把钥匙，并且只有在至少三个军官的钥匙 插入适合的槽中才允许他们起爆。
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门限方案
定义1一个(t，n)门限方案(t n) 是一种方法：一个 可信方从原始的秘密S计算秘密分享Si，1 i n，并将 Si安全的分配给用户Pi，而分享Si满足下面条件：任何 t或更多用户提交他们的分享就可以恢复出S，但任何 仅知道t 1或更少分享的用户组不能恢复出S。一个完 备的门限方案是任何对t 1或更少分享的掌握都不能 提供比任何对分享一无所知的攻击者更多的推导出秘 密S (信息论意义下)的优势。
秘密分割 假定你发明了一种烹饪食物方法。这一方法 比目前已知的方法都好。对方法保密在市场 竞争激烈的环境下十分重要。你可能仅会告 诉最为信任的雇员具体方法，但雇员如果为 竞争对手收买该怎么办？可能人人都可以按 照这一方法烹饪食物。
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秘密分割(续) 这就需要秘密分割。方法是将一个消息分 割成碎片，每一个碎片没有任何意义，但 是合在一起就可以重现消息。有了秘密分 割技术烹饪方法可以作为消息，而每个雇 员只能拿到一个碎片，仅当他们联合才能 恢复出烹饪方法。如果任何雇员离职，他 带走的仅是自己的一个碎片，这一信息本 身并无用处。
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使用模加的一致同意控制(续)
评述. (1)本方案和二重控制方的案模m操作都可以由异或操替作 代，其中使用的数S值和Si都是固定log2m比特长度。 (2) 在一个分割控制方案，中个人的秘密应该是全完长度的。 与分割一个r比特秘密为t份每份r/t比特相比，这将提供好更 的安全强度。例如r ，56和t 2，如果两个实体各得秘到密 的28比特，每个实体穷举索搜都只需要做228次测试，然而， 如果每个实体得到一5个6比特的数据，则需要2做56次测试。
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的门限方案
机制1Shamir的(t，n)门限方案
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我们甚至可以把问题变得更为复杂。也许将 军和两个上校被授权发射一个发射控制器，该发射控制器需 要把钥匙。给将军把，给每位上校把。将军 和任意两名上校，或者五名上校一起都可以 发射导弹，然而，将军和一名上校，或四名 上校就不能。
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一个称为门限方案( )的更复杂的秘密分 享方案，可以在数学上做到这些甚至更 多。起码，可以取任意消息(秘密配方， 发射代码，洗衣价目表)并把它分成部分， 每个部分叫它的影子或分享，它们中的 任何部分能够用来重构消息。
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我们可以将烹饪方法分给，，，和，这样 把他们中的任意三个影子放在一起就能重 构消息。如果正在渡假，那么，，和可以 考虑做这件事情；如果被汽车撞了，那 么，，和可以考虑做这件事情。然而，如 果被汽车撞了并且正在渡假，和 就不可能 重构消息。