理性安全两方计算协议设计与安全性证明

Rational secure two-party computation (RSTPC) is an extension of secure two-party computation and intends to reach security characters especially fairness in secure two-party computation when parties consider their utilities. Recently, the problems of RSTPC design and security proof are becoming hot topics in secure two-party computation. The proposal plans to gradually study the following three issues with respect to the problems of utility function definition, strategy design, equilibrium notions and fairness etc. (1) Analyze the incentives of rational adversaries to participate in the protocol, study the effects of incentives on utility function definition and consider the problems of strategy design when rational adversaries belong to social networks. (2) Study the relationships between various equilibrium notions and fairness with respect to the connect between game theory and RSTPC, discuss the conditions to achieve fairness in RSTPC. (3) Probe in provable proof in RSTPC in the scope of ideal/real paradigm including privacy, correctness and fairness. The proposal is expected to further study the incentives of rational adversaries, discuss utility function definitions and strategy choices for rational adversaries in social networks, analyze the relationship between game theory and RSTPC and finally research the conditions of equilibriums and fairness. This proposal will be greatly helpful for the theory and practice application of PSTPC.

理性安全两方计算是安全两方计算协议的进一步扩展，旨在研究考虑参与者效用函数情况下，两方计算协议中安全性尤其是公平性的实现问题。近年来，理性安全两方计算设计与安全性证明问题成为安全两方计算协议的热点。针对效用函数定义、策略设计、均衡概念和公平性等问题，本项目拟层层推进地开展以下研究：（1）分析理性敌手参与协议的动机，研究动机对效用函数的影响，考虑处于社会网络中的理性敌手策略设计问题。（2）针对博弈论和理性安全两方计算间的联系，研究不同均衡概念和协议公平性间的关系，探讨实现理性安全两方计算公平性的条件。（3）研究理想现实范型下理性安全两方计算安全性证明，包括隐私性、正确性和公平性。希望通过本项目，进一步研究理性敌手动机，探索社会网络中理性敌手效用函数定义及策略选择，分析博弈论和理性安全两方计算间的联系，研究均衡和公平性实现的条件，为理性安全两方计算协议的理论发展和实际应用提供有力支撑。

项目执行期间深入研究了理性两方/多方计算相关文献，主要工作集中在以下几个方面：1）借鉴模块化思想，构建了理性公平模型，将一个理性多方公平协议分成若干子模块，每个子模块是一个理性两方公平协议。2）提出了使用模糊理论来研究理性参与者动机的思想。研究结果表明，模糊理论确实对理性参与者的策略选择有一定促进作用。3）提出了理性两方计算下的理性敌手概念，他可以和协议构造者就其效用函数进行谈判，使效用函数的定义更加灵活。而且在协议执行过程中，敌手可以改变腐败对象，提高协议执行的复杂性。4）提出了一个动机驱动攻击模型，其中理性敌手的效用函数包含腐败其他参与者的花费和腐败成功后的收益。证明了在给定参数下，理性两方计算可以达到纳什均衡。除此以外，项目组还积极探索理性计算的新方向，开拓新的研究领域。1）研究了博弈论在智能合约中的应用，利用理性参与者最大化其收益的动机，构造抗合谋的理性智能合约，有效地提高了云外包服务的效率。2）考虑随机性对智能合约的影响，定义理性参与者的收益，构造理性智能合约内部状态转换图，设计了一个检测刑事智能合约有效性的方法。截至目前，针对理性两方计算中的关键技术问题，共发表论文11篇，其中SCI论文6篇、EI论文1篇，国家发明专利2项，参与编写学术著作1部，参与国内外学术交流超过10人次。