部分的に小さな法を用いたマルチパーティ計算のビット演算効率化

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  • Accelerating Bit-wise Calculation in Multi-party Computation by Partially Using Small Prime

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マルチパーティ計算（MPC）の1つの問題点は参加者間で膨大な通信を必要とする点である．MPCの通信量は，シェアのビット数，つまり秘密分散の法pのビット数に比例することから，小さな法を用いることで通信量を低減する手法を提案する．大小比較や等号判定など多くのプロトコルがビットの状態の演算（ビット演算）を多用している点に着目し，これらのビット演算の共通パターンを見い出す．そして，プロトコルの入出力データの法pおよびそのビット数lpに対して，このビット演算パターンをp' > max(T',「√lp〓 + 1,n)となるような法p'で実行し，元のプロトコルの機能と安全を維持しながら，通信量を削減する．ただし，T'はビット演算における秘密値の上限であり，nはMPCにおける参加者数である．この手法により，(2,3)閾値法で法pが64ビットの場合，大小比較，等号判定，区間判定の通信量を各々80パーセント，70パーセント，80パーセント程度削減できる．

The problem with secure multi-party computation (MPC) is that the parties have to transfer a large amount of data to each other. The amount of data transferred is proportional to the number of bits of shares, i.e., the number of bits of the prime p that is used in secret sharing. A scheme is presented here that reduces the amount of data transferred by partially using a small prime. Common patterns of bit calculations are found in many MPC protocols such as comparison and equality testing. Bit-wise calculation of any of these patterns can maintain the correctness and security of the original protocol by using a prime p' that satisfies p' > max(T',「√lp〓 + 1,n), where lp is the number of bits of the prime p used for the original protocol, T' is the upper bound of secret values in the bit-wise calculation, and n is the number of parties. For Shamir's (2,3) secret sharing with a prime of 64bits, the amount of data transferred in comparison, equality-testing, and interval-testing protocols can be reduced by 80, 70, and 80% respectively.

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