Secure multi-party computation with resource-constrained devices

Mgr. Dušan Klinec

Advanced ('rigorózní') thesis

Abstract:

Navrhovaný výzkum se zaměřuje na přinos praktického bezpečné počítání s více stranami (MPC) v prostředí s omezenými výpočetními prostředky. Výpočetní model se může skládat z několika heterogenních uzlů. Daný uzel je buď výkonné obecné zařízení, např. výpočetní cloud server nebo naopak zařízení s omezenými výpočetními prostředky, omezenou pamětí i energií jako např. čipová karta. Naším cílem je studovat MPC v kontextu čipových karet, umožnit rozdělení důvěry mezi více výpočetních stran a eliminovat tak jediný bod selhání (single point of failure). Hlavní pozornost je věnována scénářům zvyšujícím úroveň zabezpečení v doménách jako digitální podpisy nebo kolaboratní generování klíčového materiálu. Výzkum se pokusí odpovědět na otázku, jak prakticky realizovat MPC na čipových kartách, identifikovat současné limity a navrhnout jejich vylepšení, neboť obecné MPC metody jsou výpočetně příliš náročné a nelze je nyní na čipových kartách provádět.

Abstract:

The focus of the proposed research is to analyze the practical benefits of secure multi-party computation (MPC) in restricted environments. The computation model consists of multiple heterogeneous nodes. A node is either a powerful generic device such as a cloud computation server or a very resource-restricted device, e.g., with low computational power, memory, and energy, such as a smartcard. We aim to study MPC in the context of smartcards, to distribute the necessary trust among multiple parties to remove the single point of failure. The primary focus is on practical applications increasing the security level in various usage scenarios like digital signatures or collaborative secret generation. The research will try to answer a question on how to practically realize MPC on smardcards and what the current limits are, as general MPC methods are quite computationally intensive and thus infeasible to run on smartcards.

Keywords

multi-party computation, multi-signatures, resource-constrained devices, smartcards, tamper-proof tokens

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 3. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 28. 5. 2019
• Reader: doc. Dr. Ing. Petr Hanáček, Peter Gaži, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Informatics / Information Technology Security