本文研究安全多方计算(MPC)中基于 Shamir 秘密共享的洗牌(shuffle)协议。现有构造要么产生非均匀洗牌,要么通信和轮复杂度较高,甚至在某些情况下随参与方数量呈指数增长。作者提出两种新的洗牌协议,首次实现均匀洗牌,同时将通信复杂度降至 O((k+l)n^2m log m / log k),其中 m×l 矩阵由 n 方共享,k ≤ m 为可调参数。第一种协议在具体场景下具有较高的计算效率;第二种协议实现了目前已知最优的 O(nml) 在线通信复杂度和 O(n) 轮复杂度。实验表明,与先前工作相比,在线效率和总成本均有显著提升。核心技术贡献是一种新颖的置换共享技术,利用更小的置换矩阵来表示排列,从而大幅降低应用置换的开销。第一种协议顺序应用独立的秘密置换,第二种协议基于洗牌相关性(shuffle correlation)实现最优在线复杂度。作者进一步扩展洗牌相关性以支持保证输出交付(guaranteed output delivery),同时保持线性在线通信,得到名为 SLIDE 的协议,这是首个同时达到 O(nml) 在线通信和保证输出交付的洗牌协议。构造仅依赖任意大于 n 的域上的基本 Shamir 秘密共享。洗牌是排序、 oblivious 数据结构等 MPC 任务的基础原语,因此该成果可推动安全计算在实际中更高效、更可扩展地部署。适合 MPC 理论研究者、安全多方计算系统实现者以及需要可验证高效洗牌原语的应用开发者阅读。
💡 推荐理由: 洗牌协议是安全多方计算中排序、去重、不经意传输等关键任务的基础组件。本文首次在保证均匀输出和输出交付的同时实现线性在线通信,显著降低了大矩阵多方洗牌的通信开销,有助于提升 MPC 实际部署的效率和可扩展性。
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