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论文阅读------How to Share a Secret

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论文阅读------How to Share a Secret

      • 门限机制
      • 多项式插值
        • 一般描述
    • 模运算描述

    • 计算效率

    • 大数运算

      • 方法特点
      • 应用
        • 密钥管理
    • 签名管理

门限机制

现有一数据D,将其分为n份D_1,D_2,...D_n,其满足(k<n):

  • 其中任意m (m\ge k)个数据D_i,可以计算出D。
  • 其中任意w (w< k)个数据D_i,都无法计算出D。

对应将这一机制称为(k,m)门限机制。

多项式插值

一般描述

平面中的K个点\{(x_i,y_i)\},可以通过一个k-1次的多项式q(x_i)=y_i (对所有的(x_i,y_i)都成立)来表示。

选择一个K-1次多项式q(x):
q(x)=a_0+a_1x+........a_{k-1}x^{k-1}

按其函数取值,我们构造出n个值,分别为D_1,D_2,...D_n有:
D_i=q(i)D_0=a_0

于是任意给出K个数偶(i,D_i),我们可以构造出一个K元一次方程组,并且包含K个式子,通过高数消元很容易得到D_0的解。

模运算描述

选择一个比数据D与n都大的素数P,通过对该素数取模,我们得到一个域,并在该域上进行定义。

多项式的确定是通过在[0,P)均匀分布上,选择K-1整数作为a_i。而D_1,D_2,...D_n的计算不变,只是最后的结果对P取模,使得所有D_i落到域上(D仍为a_0)。

计算效率

现有得多项式插值算法其复杂度可以达到O(nlog^2n),相对于密钥管理方案中得计算量,已经足够快了。

大数运算

如果对应的D为一个很大的数,可以将其分为多个小比特段,以降低运算精度,但是其分解的长度不能任意短,其中P的最小可用值为n+1(保证生成n个D_i)。

方法特点

  • 每部分的信息大小不会大于原数据。
  • K固定时,D_i可以动态删减,不会影响到其他信息片的使用。
  • 可以在不改变秘密数据D的情况下动态的更换信息片D_i,只需要选择一个新的多项式q(x)即可。
  • 在应用中可以根据权重的不同,分发不同数量的信息片D_i,以实现不同权限人员的管理。

应用

一组有矛盾的、相互怀疑的个体必须合作。给予任何足够多的多数人采取一些行动的权力,同时给予任何足够多的少数人阻止它的权力。

密钥管理

该特性可以用于密钥管理,假设密钥使用了(k,n),(n=2k-1)门限机制,那么该系统就具有很强的鲁棒性(容错性)。即使其中的k-1份数据被毁或者泄露,也无法影响到这一密钥的安全性。

签名管理

比如公司中的管理者之间,使用(k,n)门限机制,在决策的时候,当超过k个人同意后(即规定的多数人)就能生成签名,产生决策。如果多数人不同意,则无法产生相应决策。

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