#paillier-cryptosystem

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👥 作者: Borui Gong, Wang Fat Lau, Man Ho Au, Rupeng Yang, Haiyang Xue, Lichun Li

本文提出了一种针对Paillier密码系统的高效零知识论证系统。Paillier加密是一种同态加密方案,广泛应用于隐私保护计算,如联邦学习和加密数据分析。然而,在实际应用中,需要证明密文满足某些性质(如范围证明、正确性证明等),而现有的零知识证明方案要么具有线性大小的证明和验证成本(专门为Paillier设计的方案),要么使用通用子线性论证系统(如zk-SNARK),但后者需要将关系转化为大布尔电路或素数阶域上的算术电路,导致证明生成成本过高。本文的核心创新在于定义了一个基于合数模剩余类环上的约束系统,并提出了针对该系统中二进制值证明的新技术。然后,作者改编了Bootle等人(EUROCRYPT 2016)的方法,将该约束系统编译为子线性论证系统。该约束系统是通用的,可以表达Paillier密码中的典型关系,包括范围证明、正确性证明、多个密文间明文关系等。更重要的是,该系统支持批量证明生成和验证,当Paillier密文数量达到数百个时,其摊销成本优于现有专有方案。实验评估了多个场景:在打包场景中,将25.6K比特打包到400个密文中,证明这些密文正确计算的证明大小比朴素实现(使用25.6K个OR证明而不打包)小17倍,验证速度快3倍,并且可以几乎无成本地证明附加语句(如子集比特和小于阈值)。在范围证明场景中,证明200个密文的每个明文为256比特,证明大小比现有最优方案小10倍。结果表明,该方案在渐近效率上优于现有协议,特别适用于涉及大量(超过100个)Paillier密文的数据分析应用。本文适合密码学研究人员、隐私保护计算开发者和安全从业者阅读。

💡 推荐理由: 该研究显著提升了Paillier密码系统中零知识证明的效率,使大规模加密数据验证成为可能,对隐私保护应用(如联邦学习、安全多方计算)有重要推进作用。

🎯 建议动作: 研究跟进

排序因子: 影响边界/网络设备 (+5) | 来自网络安全顶级会议 (+8) | Community 数据源 (+1) | LLM 评分加成 (+0.5)