一种摒弃布谷鸟哈希的简单高效抗泄露私有集合求并协议

《Scientific Reports》：Enhanced private set union from secret-shared private membership test

　　

摘要

私有集合求并（PSU）是一种关键的密码学工具，但设计能够抵御近期威胁（例如执行期间泄露）的高效且安全协议仍是一项挑战。目前避免此类泄露的主流方法是基于布谷鸟哈希范式，这导致了日益复杂的设计，需要多层代价高昂的密码学补丁。此外，已有报道指出一种普遍影响基于布谷鸟哈希的PSU协议的额外漏洞，使得这些增强方案同样容易受到攻击。在本工作中，我们摒弃了这一复杂范式，提出了一种新颖的PSU协议，该协议简单、高效，且不依赖布谷鸟哈希即可抵御已知的执行期间泄露及哈希相关泄露。我们的设计核心提出了一种新颖且高效的秘密共享私有成员测试（ss-PMT）构造，该构造得益于使用了一种现代且适合多方计算（MPC）的交替模数伪随机函数（PRF）。我们的协议实现了线性复杂度，其实现方案在不同集合大小和网络环境下，较先前最先进的增强型PSU（ePSU）快6.58至6.74倍。我们的结果表明，通过一种本质更简单、更直接的设计，可以在PSU中实现强大的安全性和卓越的性能，为未来的私有集合操作提供了更清晰的蓝图。