Repositorio
Institucional

Castillo-Munoz, Carlos

Enhancing Secure Multi-Party Computation with Damgård-Jurik and NIZK Proofs: A Lightweight Protocol for Scalable Aggregation

MDPI

APPLIED SCIENCES-BASEL

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Privacy-preserving secure multi-party computation protocols are known to face scalability and efficiency challenges in environments where participants hold distinct attributes of the same records (vertical partitioning) or controls a subset of complete records (horizontal partitioning), as in cross-institutional health data analysis or federated IoT analytics, mostly because of communication overhead and the need to address adaptability to large scale or heterogeneous settings. This work introduces a novel MPC protocol based on the Damg & aring

rd-Jurik cryptosystem and Schnorr zero-knowledge proofs (ZKP), designed to securely aggregate private data distributed across a number of parties. By combining homomorphic encryption with non-interactive ZKP's, the protocol ensures privacy, correctness, and scalability, aligning with the principles of privacy-enhancing technologies (PETs). Our approach minimizes data exposure, allowing participants to audit results, and achieves linear O(N) communication complexity, thus making it suitable for large-scale applications in secure data analytics and collaborative computing.Se sabe que los protocolos de computación multipartita segura que preservan la privacidad enfrentan desafíos de escalabilidad y eficiencia en entornos donde los participantes poseen atributos distintos de los mismos registros (particionamiento vertical) o controlan un subconjunto de registros completos (particionamiento horizontal), como en el análisis de datos de salud interinstitucional o el análisis federado de IoT, principalmente debido a la sobrecarga de comunicación y la necesidad de abordar la adaptabilidad a entornos heterogéneos o de gran escala. Este trabajo presenta un nuevo protocolo MPC basado en el criptosistema Damg & aring

rd-Jurik y las pruebas de conocimiento cero (ZKP) de Schnorr, diseñado para agregar de forma segura datos privados distribuidos entre varias partes. Al combinar el cifrado homomórfico con ZKP no interactivas, el protocolo garantiza la privacidad, la corrección y la escalabilidad, alineándose con los principios de las tecnologías de mejora de la privacidad (PET). Nuestro enfoque minimiza la exposición de datos, permitiendo a los participantes auditar los resultados, y logra una complejidad de comunicación lineal O(N), lo que lo hace adecuado para aplicaciones a gran escala en análisis de datos seguros y computación colaborativa.

artículo original

secure multi-party computation (SMPC)

homomorphic encryption

Damg & aring

rd-Jurik cryptosystem

zero-knowledge proofs (ZKP)

privacy preserving

10.3390/app151910357

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CRYPTOSYSTEM

CRYPTOSYSTEM

Ciencias de la Computación

Criptografía

Ciencias de la Información y Bioinformática

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acceso abierto

WOS:001593462400001

Enhancing Secure Multi-Party Computation with Damgård-Jurik and NIZK Proofs: A Lightweight Protocol for Scalable Aggregation

artículo original

MDPI

APPLIED SCIENCES-BASEL

Chemistry, Multidisciplinary

Engineering, Multidisciplinary

Materials Science, Multidisciplinary

Physics, Applied

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CC BY 4.0

Direccion de Investigacion, Universidad de La Frontera

Direccion de Investigacion, Universidad de La Frontera [PP24-0027]

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