ILIC Dejan - MSc presentation: Secure Business Computation by using Garbled Circuits in a Web Environment

Secure Business ComputationSecure Business Computationby using Garbled Circuits in a Web by using Garbled Circuits in a Web

EnvironmentEnvironment

da ILIĆ Dejan

svolta a SAP Research CEC KarlsruheGermania

Supervisori:[UNITS] DR. BARTOLI Alberto[SAP] M.Sc. SCHRÖPFER Axel

Università degli Studi di TriesteItalia

CDLS in Ingegneria dell’Informazione

AgendaAgenda

Motivazione Preliminari sul Secure Computation Construzione del circuito binario

◦ Secure Business Computation Language◦ Binary Circuit Description Language

Web based Secure Business Computation◦ Funzione Joint Economic Lot Size

Conclusione

AgendaAgenda




Conclusione

Pianificazione Della ProduzionePianificazione Della Produzione

Pian. della produzione

OrdineOrdine

Pian. della produzione[Parziale] spedizione [Parziale] spedizione

Repian. della produzione

Spedizione al mercato

Fornitore Acquirente

Pianificazione Della ProduzionePianificazione Della Produzione

Pianificazione della produzione collaborativa

OrdineOrdine

Spedizione Spedizione

Spedizione al mercato

Pianificazione della produzione collaborativa

[Hosoda e Disney, 2006][Simatupang e Sridharan, 2002]

Fornitore

Un altroacquirente

Acquirente

AgendaAgenda




Conclusione

Oblivious Transfer (OT)Oblivious Transfer (OT)

Bob posiede n valori, ma vuole condividerne solo uno

◦ M0, M1 ... Mn

Alice può sceglie solo un valore senza rivelazione della sua scelta c

◦ Mc

7

Oblivious Transfer (OT)Oblivious Transfer (OT)

E(k)x0

x1

random messagesrandom message

k

encrypted

xCqk0 =

k1 =

M0

M1

- kc Mc=

M0

M1 c

D(q – xc)D(q – x0)

qD(q – x1)

[Catrina, 2008]

Secure Circuit Evaluation ISecure Circuit Evaluation I

Codifica bit

Crea PEGTT

Bob Alice

Permuted Encrypted Garbled Truth Permuted Encrypted Garbled Truth Table (PEGTT)Table (PEGTT)

x0 x1 y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

x0 x1 y

w00 w1

0 w20

w00 w1

1 w21

w01 w1

0 w21

w01 w1

1 w20

x0 x1 y

w00 w1

0 Ew00(Ew1

0 (w2

0))

w00 w1

1 Ew00(Ew1

1 (w2

1))

w01 w1

0 Ew01(Ew1

0 (w2

1))

w01 w1

1 Ew01(Ew1

1 (w2

0))

x0 x1 y

w00 w1

1 Ew00(Ew1

1 (w2

1))

w01 w1

1 Ew01(Ew1

1 (w2

0))

w00 w1

0 Ew00(Ew1

0 (w2

0))

w01 w1

0 Ew01(Ew1

0 (w2

1))

(1) Truth table: (2) Garbled TT:

(3) Encrypted GTT: (4) Permuted EGTT:

Secure Circuit Evaluation IISecure Circuit Evaluation II

Codificazione fili

Crea PEGTT

Encritta input

Circuito e Bob input

Receive input con OT

Valutare circuito

Circuito e Bob input

Risultato Risultato

[Yao, 1982]

Risultato

Bob Alice

AgendaAgenda




Conclusione

Construzione Del Circuito Construzione Del Circuito BinarioBinario

I. (SBCL) Descrizione della formulaII. La formula in struttura di albero con

radiceIII. (BCDL) Oggetto descrittore del

circuito

Secure Business Computation Secure Business Computation Language (SBCL)Language (SBCL)

Linguaggio specifico ad alto livello1. Dimensione delle

variabili d’ingresso2. Variabili e i loro

proprietari3. Formula

Quattro operazioni aritmetiche

SBCL Parser ad albero con radice

1: def aul t -bi t s: 32

2:3: a: Al i ce4: b: Bob5: c: Bob6: d: Al i ce7: x: Bob, Al i ce8:9: x = d/ c –

(a+b)

Binary Circuit Description Binary Circuit Description Language (BCDL)Language (BCDL)

Circuito combinatorio

BCDL composto da:◦ Ingressi◦ Porte logice◦ Tabella di verità◦ Uscite◦ Proprietari

Quattro blocchi aritmetichi di construzione

Compilato da un albero con radice

/ +

–

d c a b

x = (d/c) – a+b

AgendaAgenda




Conclusione

Web Based Secure Business Web Based Secure Business ComputationComputation

Computazione sicura tra due parti Sistema web based sul paradigma di SC

che segue il protocollo proposto da Yao◦ Scambio dei messagi tra i browser◦ Librerie crittografiche◦ Struttura della web applicazione SBC

Funzione Joint Economic Lot Size◦ Construzione dell’oggetto BCDL◦ Benchmark

Scambio Dei Messagi Tra i Scambio Dei Messagi Tra i BrowserBrowser

Host/Join la sessione per lo scambio Message Box sul web server

◦ I comandi gestionali dello message box Multiple sessioni sullo web server

ses.ID

Host Guest

Librerie Crittografiche Librerie Crittografiche (JavaScript)(JavaScript)

Oblivious Transfer Protocollo Yao

Le librerie svolte di RSA:◦ Chiave privata◦ Chiave publica

La libreria svolta per la tecnica 1-out-of-n◦ 1-out-of-2

La libreria svolta per OT in parallelo

Basato su Secure Hash Algorithm

E stata svolta la libreria SHA-1

Le librerie svolte per Garbled Circuits:◦ Generale◦ Host (encritta circuito)◦ Guest (valuta circuito)

Struttura Della Web Struttura Della Web Applicazione SBCApplicazione SBC

Colorate: sviluppate come parte di questa tesi Jsbn.js – JavaScript BigInteger Numeri

AppYao Host

AppHost

AppOtHost

appAjaxReq.js

appDemo.jsp

Logica

UI

Service

AppBw2bw

Ot

AppGuest

Yao

appAjaxReq.js

appDemo.jsp

Bwjsbn.jsjsbn.js

Browser AJAX object Bw AJAX obj


Sistema web based sul paradigma di SC che segue il protocollo proposto da Yao◦ Scambio dei messagi tra i browser◦ Librerie crittografiche◦ Struttura della web applicazione SBC


Joint Economic Lot Size (JELS)Joint Economic Lot Size (JELS)

Produzione collaborativa (d publico) Fornitore tende a dimensione del lotto

più economico (fB,hB,c privati) Aquirente tende a quantità più

economica dell’ordine (fA,hA privati)

Costi Del Supply Chain Contro La Costi Del Supply Chain Contro La Dimensione Del LottoDimensione Del Lotto

Construzione Dell’Oggetto BCDLConstruzione Dell’Oggetto BCDL

Descrizione SBCL Oggetto BCDL

1: def aul t -bi t s: 322:3: _2df A: Al i ce4: hA: Al i ce5: _2df B: Bob6: dhB_c: Bob7: qJst ar2: Bob, Al i ce8:9: qJst ar2=

( _2df A+_2df B) / ( hA+dhB_c)

+ +

/

2dfA 2dfB hA dhB/c

qJ2

Dimensioni Dell’Oggetto BCDL Dimensioni Dell’Oggetto BCDL

Porte logice

Dimensionedei variabili

Un blocco di:

(2*A[i]+D[i+1])


Sistema web based sul paradigma di SC che segue il protocollo proposto da Yao◦ Scambio dei messagi tra i browser◦ Librerie crittografiche◦ Struttura della web applicazione SBC


ImpostazioniImpostazioni

Work station◦ Windows Vista Enterprise SP1 32bit◦ Intel Core Duo T7300 2.0GHz◦ 2.00GB RAM

I browser◦ Mozilla FireFox 3.6◦ Google Chrome 4.0◦ Google Chrome 4.0 su macchina virtuale Linux

Ubuntu 8.4 Calcolare il tempo effettivo totale minimo

◦ Sul tempo effettivo spento fra i passi (host+guest)◦ Attorno a 10 prove

JELS Benchmark Sul Tempo JELS Benchmark Sul Tempo EffettivoEffettivo

s

AgendaAgenda




Conclusione

ConclusioneConclusione

SC è un argomento molto interessante per la crittografia moderna

Dimonstrazione della paradigma SC come il sistema basato sul web (DEMO)

Modello JELS estremamente rilevante dal punto di vista dell'industria

Lavoro futuro◦ Secure Multi-Party Computation (SMC)

Grazie per l’attenzioneGrazie per l’attenzione

Le domande?

Technology

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