OPRF 伪随机函数

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OPRF 伪随机函数

PRF

Pseudo Random Function,伪随机函数,主要就是用来产生为伪随机数的。

伪随机数

伪随机数是用确定性的算法计算出来自[0,1]均匀分布的随机数序列。并不真正的随机,但具有类似于随机数的统计特征,如均匀性、独立性等。C语言中的random(函数产生的随机数就是伪随机数,即假的随机数,因为每次运行生成的随机数都是一样的,所以实现生成随机数时需要种子不一样。

原理

\(F\。
我们称\(F\是定义在\((k,X,Y)\上的 PRF,其中 \(k\ 是密钥空间,\(X\ 是输入空间,\(Y\ 是输出空间。
它有两个输入,一个是密钥 \(k\,另一个是数据块 \(x∈X\(称作输入数据块)。它的输出\(y=F(k, x ∈Y\ 也是一个数据块(称作输出数据块)。

\(k\,函数\(F (k,.\应该看上去“像”是一个定义在 \(X\ 到 \(Y\ 上的随机函数。

随机函数

\(X\和\(Y\,定义在\(X\到\(Y\上的映射\(f:X→Y\:
首先把所有定义在\(X\到\(Y\上的映射集中起来,形成一个集合。这个集合里的每个元素都是一个类似\(f\这样的映射(函数),它们的定义域都是\(X\,值域是\(Y\。
这个集合记为\(Funs[X,Y]\,它就是定义在\(X\到\(Y\上的所有函数的集合。

\(|Y|^{|X|}\个函数,非常大!
现在,从\(Funs[X, Y]\随机选择一个函数。这个函数就是“随机函数”。

“随机函数”强调的是这个函数是随机地被选择出来的。因此,“随机函数”这个概念和函数的输出是否是随机的没有关系。即使一个函数的输出不是随机的,但只要它被选出的时候是随机选择的,那么它就是“随机函数”。理解这一点非常重要!

实现

OPRF

功能

假设Alice有一些输入,Bob有一个\(key\。OPRF允许Alice将自己的输入与Bob的\(key\结合经过一系列运算转变成相对应的数。
在这个过程中,Alice不能知道Bob的\(key\,Bob也不知道最后的结果\(F(key,x\。每一个输入\(x_i\都可以计算出一个不同于其他输入的数,这些数就可以被看作伪随机数。

原理

OPRF的实现原理有多种方法,下面介绍几种。

基于DH的OPRF

基于DH的OPRF是计算\(F_{\alpha}(x=H'(H(x^{\alpha}\,其中\(H\是一个在\(Z_q^*\上的hash函数,可以看作是一个喻言机。具体来说,\(G\是一个\(q\阶循环群,其中One-More-Gap-Diffie-Hellman(OMGDH问题是困难的。

那么就有疑问了:
(1)如何将item 插入到椭圆曲线上的点?
(2)如何从椭圆曲线上的点中提取\(OPRF(k,x\?
下面给出一种简单的方法:

基于OT的OPRF

隐私集合求交(PSI)-两方

基于RSA的OPRF

意思就是:
\(x=h.r^e\ , \(y=x^d=(h.r^e^d\
\(z=y.r^{-1}=(h.r^e^d . r^{-1}=h^d.r^{ed-1}\
\(z^e=(h^d.r^{ed-1}^e=h^{ed}.r^{e(ed-1}\ ??
这个没看太懂,有朋友看懂了可以解惑?

OPPRF

参考:隐私集合求交(PSI)-多方

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