一种半诚实模型下基于信息熵的安全多方计算方案

1.本发明属于信息安全技术领域，涉及信息论和安全多方计算技术。


背景技术：

2.在smpc协议执行过程中，由于半诚实参与方的存在，会出现多个半诚实方进行串通操作，，通过串通操作，交换彼此信息以获取其他半诚实方掌握的信息，以增加自己所掌握的信息量，这对其他参与方的信息安全产生了威胁，同时也破坏协议的安全性。针对此问题，本发明通过减弱半诚实方串通后所能获取的优势，使其在获得一点串通优势情况下，也不足以影响其他参与方信息的安全性。在安全多方计算中，各个参与方都有不同的效用信念，参与方p
i
与其他各参与方进行信息交互后，若p
i
能判定当前已经收到来自某一参与方发送而来的信息就是自己的正确结果值时，他会衡量自身的效益，参与方p
i
在认为收到正确结果值之后，若拒绝向该参与方发送正确结果值能达到自身的效益最大化，p
i
会终止与该参与方的信息交互，拒绝向其发送正确结果值，此时安全多方计算协议发生了公平性的偏移。针对此问题，在安全多方计算中引入信息熵和互信息来量化交互的信息，各个参与方将自己的隐私数据分成n子个问题，分发给n个参与方，每个参与方会计算出一个对应的问题解，并作为交互信息。可保证协议结束后每个参与方都能获得相对的公平。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种进行n轮的信息交互方式，为安全多方计算提供一种安全公平的交互方式。为提高方案的安全性，采用信息熵和互信息在每轮协议执行过程中进行量化分析。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
4.步骤1:每个参与方p
i
将自己的输入划分为n个子问题作为初始的隐私输入通过加密算法enc
privacy
加密后分别发送给其他参与方。
5.步骤2:参与方在收到来自step1的enc
privacy
之后，将该加密数据使用公共函数f进行计算：表示第i个参与方p
i
将各参与方加密数据作为函数f的参数进行计算，得到对应输出x1,x2,...,x
n
。
6.步骤3:各参与方将step2得到的输出作为待交互信息，参与方p
i
从x1,x2,...,x
n
中随机选取一个作为一轮的交互信息，并广播给其他所有参与方
7.·
第1轮：p
i
随机选取一个交互信息x
i
∈x1,x2,...,x
n
广播给x
i
对应为中一个参与方的相关信息。
8.·
第2轮：除去第1轮所选的x
i
，参与方p
i
从剩下的n
‑
1个交互信息x1,x2,...x
i
‑1,x
i+1
,...,x
n
中随机选取一个进行广播。
9.……
10.·
第n轮：广播最后一个交互信息。
11.步骤4:当n轮协议交互完成后，若协议执行过程中没有参与方终止协议，则协议结
果为参与方p1p2...p
n
都获得自己所有的相关信息，通过将所有相关信息整合即恢复出输入对应的输出值，也称正确结果值。
12.步骤5:各参与方退出协议，协议结束。
附图说明
13.图1详细描述了信息交互方案具体实施方式。
14.图2详细描述了安全多方计算中的安全问题和公平问题。
15.图3详细描述来自同一参与方所有的信息对正确值不确定度减少量的变化图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明提供一种闪电网络中的移动能源交易方法，具体步骤如下：
17.步骤一：安全多方计算协议进行n轮计算，分别对应参与方p1p2...p
n
带有一定概率的n轮交互信息，表示协议中交互的相关息，即参与方p
i
在第t(1≤t≤n)轮要传输的信息，且是关于某个随机参与方来自p
i
的相关信息，每个参与方都有一个自己的正确结果值有一个熵值和一个极小的先验概率通过执行协议获取来自其他参与方的信息来形成新的后验概率；
18.步骤二：n轮安全多方计算，参与方每轮从自己所掌握的交互信息随机均匀选取一个广播给其他所有参与方，这个交互信息仅对应为其中一个参与方的相关信息，如第1轮从n个交互信息中随机选取，第2轮从剩下的n
‑
1个选取
……
直到第n轮结束，步骤三：在协议执行过程中，参与方每收到一个相关信息值，就计算其相对于正确信息的互信息，由于在当前轮数，参与方并不知道自己是否已经接收到了自己的相关信息值，所以只能继续与其他参与方进行信息交互，以期望在以后的轮数中获得对应最大互信息值的交互信息，即为收到了自己的相关信息值，在多符号多用户信道下，信源和信宿在交互信息时，通过调整信息的分布，能使信道的信息率达到最大，即能达到最大，表示为：
19.步骤四：第n轮协议结束后，每个参与方将由(3)筛选出的自己的所有相关信息进行整合其中c1,c2,...,c
n
∈{1,2,3...n}表示轮数，表示p
i
在第c轮发送的信息，表示某个参与方正确结果值，表示某种代数运算，能整合所有相关信息恢复出正确值；
20.步骤五：协议完成，终止协议；每个参与方手里有n
‑
1个参与方的相关信息，每进行一轮信息交互，参与方就随机选取1个相关信息进行广播，当协议完成后每一个参与方会收到自己所有的相关信息，从而也就知道了自己的正确值。


技术特征：
1.一种半诚实模型下基于信息熵的安全多方计算方案，其具体步骤如下：步骤一：安全多方计算协议进行n轮计算，分别对应参与方p1p2...p
n
带有一定概率的n轮交互信息，表示协议中交互的相关息，即参与方p
i
在第t(1≤t≤n)轮要传输的信息，且是关于某个随机参与方来自p
i
的相关信息，每个参与方都有一个自己的正确结果值有一个熵值和一个极小的先验概率通过执行协议获取来自其他参与方的信息来形成新的后验概率；步骤二：n轮安全多方计算，参与方每轮从自己所掌握的交互信息随机均匀选取一个广播给其他所有参与方，这个交互信息仅对应为其中一个参与方的相关信息，如第1轮从n个交互信息中随机选取，第2轮从剩下的n
‑
1个选取
……
直到第n轮结束，步骤三：在协议执行过程中，参与方每收到一个相关信息值，就计算其相对于正确信息的互信息，由于在当前轮数，参与方并不知道自己是否已经接收到了自己的相关信息值，所以只能继续与其他参与方进行信息交互，以期望在以后的轮数中获得对应最大互信息值的交互信息，即为收到了自己的相关信息值，在多符号多用户信道下，信源和信宿在交互信息时，通过调整信息的分布，能使信道的信息率达到最大，即能达到最大，表示为如下式所示：步骤四：第n轮协议结束后，每个参与方将由(3)筛选出的自己的所有相关信息进行整合其中c1,c2,...,c
n
∈{1,2,3...n}表示轮数，表示p
i
在第c轮发送的信息，表示某个参与方正确结果值，
⊕
表示某种代数运算，能整合所有相关信息恢复出正确值；步骤五：协议完成，终止协议；每个参与方手里有n
‑
1个参与方的相关信息，每进行一轮信息交互，参与方就随机选取1个相关信息进行广播，当协议完成后每一个参与方会收到自己所有的相关信息，从而也就知道了自己的正确值。

技术总结
本发明设计了安全多方计算中的一种交互方式，旨在解决安全多方计算(SMPC)在协议交互过程中所发生的安全问题和公平问题。在半诚实模型下，引入信息熵互信息对交互过程中的信息进行量化，其主要思想是，安全多方计算协议中各参与方轮信息交互协议，协议中各参与方每一轮广播一个相关信息值，不泄露额外信息。通过每轮交互信息对正确结果值不确定度的变化，使得各参与方在协议结束前不能确定正确结果值，以防止恶意行为的发生且保证协议正确执行。行。行。


技术研发人员：罗运 陈玉玲 李涛 杨义先
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：2021.06.01
技术公布日：2021/9/9