We introduce cryptographic protocols for securely and efficiently computing the cardinality of set union and set intersection. Our private set-cardinality protocols (PSC) are designed for the setting in which a large set of parties in a distributed system makes observations, and a small set of parties with more resources and higher reliability aggregates the observations. PSC allows for secure and useful statistics gathering in privacy-preserving distributed systems. For example, it allows operators of anonymity networks such as Tor to securely answer the questions: "How many unique users are using the network?" and "How many hidden services are being accessed?". We prove the correctness and security of PSC in the Universal Composability framework against an active adversary that compromises all but one of the aggregating parties. Although successful output cannot be guaranteed in this setting, PSC either succeeds or terminates with an abort, and we furthermore make the adversary accountable for causing an abort by blaming at least one malicious party. We also show that PSC prevents adaptive corruption of the data parties from revealing past observations, which prevents them from being victims of targeted compromise, and we ensure safe measurements by making outputs differentially private. We present a proof-of-concept implementation of PSC and use it to demonstrate that PSC operates with low computational overhead and reasonable bandwidth. It can count tens of thousands of unique observations from tens to hundreds of data-collecting parties while completing within hours. PSC is thus suitable for daily measurements in a distributed system.


翻译:我们引入加密协议, 安全、高效地计算设定的联盟和设定的十字路口的基点。 我们的私人设定的心心律协议(PSC)的设计是为了让分布式系统中的一大批政党进行观察,让为数不多、资源较多、可靠性更高的各方汇总观察。 PSC允许在隐私保护分布式系统中收集安全和有用的统计数据,例如Tor等匿名网络的操作者安全地回答问题:“有多少独特的用户在使用网络?” 和“有多少隐藏的服务在获取? ” 。 我们证明PSC在通用综合化框架中的正确和安全性是针对一个主动的对立方的。尽管在此背景下无法保证成功的产出,PSC要么成功,要么中止,我们进一步要求对手至少指责一个恶意方,从而对造成中断负责。 我们还表明,PSC防止数据方适应性腐败暴露过去的意见,从而阻止他们成为目标妥协的受害者,我们通过做出差异性私下观测来确保安全性测量。 我们用上千个标准系统进行正常的测试, 并用上千个日历的系统来计算。

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