格上UC安全的不经意传输协议设计

Those factoring- and solving discrete logarithm-based oblivious transfer protocols are both vulnerable to quantum attacks. Most of them are hard to prove security in the full-simulation paradigm. These facts directly imply their infeasibility in the modern computer network that allows asynchronous or parallel computing. This project aims to design universally composable (UC) oblivious transfer protocols over lattices. First, we utilize an efficient lattice-based hash proof system to build a UC-secure oblivious transfer protocol upon lattice problems. Second, with the help of several lattice-based cryptographic tools, we complete an efficient priced oblivious transfer protocol and prove its full simulation-based security in the UC framework. We hope that our research could make a breakthrough in the field of designing lattice-based protocols to boost the transition from the classical cryptosystems to the lattice-based ones. Our results have both theoretical and technical forward-looking, as well as the efficiency in practice, and also provide solutions for oblivious transfer, which allows arbitrary combinations with any other protocols in a complex network where quantum computer may involve.

传统的大数分解型或离散对数型不经意传输协议易遭受量子敌手攻击且难以获得全仿真安全性，无法应用于允许异步或并行计算的复杂网络环境。本项目旨在设计格上通用组合(Universally Composability,UC)安全的不经意传输协议。具体内容包括：基于改进的格上哈希证明系统，构造UC安全的不经意传输协议；基于格上密码理论完成定价不经意传输的设计，并在UC模型下证明协议的全仿真安全性。本课题希望能在格公钥密码协议设计方向有一定突破，一定程度上推进不经意传输协议从传统公钥密码体制向格公钥密码体制的转变进程。研究成果既有理论技术上的前瞻性，也注重实际应用的有效性，为未来有量子计算机参与的复杂网络环境提供可与其他协议任意组合使用的安全协议方案。

传统的大数分解型和离散对数型不经意传输协议易遭受量子敌手攻击且难以获得全仿真安全性，无法应用于允许异步或并行计算的复杂网络环境。本项目主要以格上UC安全的不经意传输协议设计为中心，分为密码技术原理应用、隐私保护方案设计两方面展开研究：..1）开展公钥加密算法的高级应用研究。通过研究格上密钥封装机制与格上哈希证明系统的技术互通性——密钥调和机制，提出高效的格上双模式加密系统，最终导出UC安全的格上不经意传输协议；研究属性基加密的可撤销机制，提出格上具有可抗解密密钥暴露安全性的可撤销属性基加密方案；以无噪音的同态加密算法为突破口，结合安全多方计算协议提出多密钥全同态加密方案。..2）开展区块链场景下的隐私保护研究。结合区块链技术的安全优势，提出具有隐私保护属性的接触者追踪方案、电子投票方案、电子病历共享方案，为后量子时代下的隐私保护方案做先行研究，进而推动基于经典数论困难问题的隐私保护方案向后量子密码安全方案的迁移。.. 本项目的研究成果既有科学理论技术的前瞻性，亦有符合时代发展潮流的工业应用前景。不仅从密码理论技术层面推动格密码算法设计的科学研究发展，又能以产业应用为背景提供切实可行的后量子密码协议解决方案。有理由相信，在推动行业技术进步以及取得经济、社会效益方面具备广阔的落地转化价值。