辈霖利 发表于 2025-6-3 13:35:29

Efficient Scalable Multi-Party Private Set Intersection

论文学习:Efficient Scalable Multi-Party Private Set Intersection
这篇论文提出了一种基于双中心零共享(Bicentric Zero-Sharing)的高效、可扩展的MPSI协议及其变体,解决了现有方案在参与方数量、通信开销和抗共谋能力方面的局限性。
摘要

本文提出了一种基于双中心零共享(Bicentric Zero-Sharing)的高效可扩展多方隐私集合求交协议(MPSI)及其变体(如MPSI-CA和MTPSI)。通过将MPSI问题简化为两个中心参与者(Pivot与Leader)之间的两方PSI,我们实现了以下核心贡献:

[*]双中心零共享的构建
提出一种基于不经意键值存储(OKVS)的对称密钥操作方案,通过一轮共享与重构实现零共享。每个参与者的通信复杂度仅为O(n + m),且无需公钥操作。安全性依赖于Leader与Pivot不共谋的假设,在半诚实模型下可抵抗任意其他参与者的共谋攻击,在随机预言机模型下可抵抗至多n−2个恶意客户端的攻击。

[*]高效MPSI及变体协议
MPSI:通过结合双中心零共享与两方PSI协议,仅需Pivot和Leader执行两方PSI,其余客户端无额外操作。
MPSI-CA(交集基数计算)与MTPSI(阈值PSI):通过调用两方PSI变体协议实现,例如基于DH-PSI-CA的实例化方案。

[*]性能与可扩展性
实验表明,在15个参与者(各含2²⁰元素)的场景下,相比当前最优协议(Nevo等,CCS’21),我们的协议在局域网(LAN)中提速46.4倍,在广域网(WAN)中提速18.3倍,通信成本降低24.7倍。支持超大规模参与者:140个参与者(各含2²⁰元素)时,MPSI与MPSI-CA在LAN中仅需4.557秒与16.02秒。
引言

在安全多方计算(MPC)的众多功能中,多方隐私集合求交(MPSI)是实践需求最强烈的技术之一。在MPSI中,多个参与者各自持有数据集,他们希望在不泄露任何额外信息的前提下计算所有数据集的交集。

根据参与者数量,PSI可分为两方PSI和多方PSI(MPSI)。过去十年间,两方PSI技术发展迅速。基于向量不经意线性评估(VOLE)和不经意键值存储(OKVS)的协议速度已接近原始非安全哈希PSI。两方PSI可应用于隐私联系人发现、安全事件信息共享、密码安全检查等场景。例如,谷歌在2019年基于PSI推出"密码安全检查"插件,帮助用户验证密码安全性而不泄露隐私。此外,研究者还提出了PSI的多种变体,如PSI基数统计(PSI-CA)和阈值PSI(TPSI)。PSI-CA仅输出交集大小,可用于广告转化率测量;TPSI仅在交集大小超过预设阈值
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