Master Thesis MSTR-2020-20

BibliographyGessner, Gernot A.: Integration von Secure Multiparty Computation und Blockchain Technologie.
University of Stuttgart, Faculty of Computer Science, Electrical Engineering, and Information Technology, Master Thesis No. 20 (2020).
65 pages, german.
Abstract

Seit der Veröffentlichung des Bitcoin Papers im Jahr 2009, ein Paukenschlag, hat sich die Blockchain Technologie rasant entwickelt und den Anstoß für einen Paradigmenwechsel von zentralen Lösungen hin zu dezentralisierten Plattformen angestoßen. Blockchains wie Ethereum, Hyperledger, R3 Corda1, EOS2 und Fetch.ai3 erlauben es Entwicklern, neben dem Speichern von Daten, auch sogenannte Smart Contracts (SC) als Programme automatisiert auf dieser laufen zu lassen. Der Einsatz von Blockchain Systemen wie Ethereum oder Bitcoin zur Verwaltung von vertraulichen Nutzerdaten oder als Datenmarktplätze ist jedoch nicht ohne Verwendung von Techniken wie Zero-Knowledge Proof (ZKP) Verfahren, Trusted Execution Environment (TEE), Fully Homomorphic Encryption (FHE) oder Secure Multiparty Computation (MPC). Die sinnvolle und effiziente Integration von MPC Protokollen und Blockchain Technologien ist keine triviale Aufgabe, die dadurch abgeschlossen ist, dass man beide Teile durch eine kommunikative Schnittstelle zu einem Gesamtkonzept verbindet. Im Zusammenhang dieser Arbeit wird die Frage erörtert, wie solche Konzepte aufgebaut sind und welche Rollen und Funktionen die Blockchain als dezentrales System in Plattformen wie EnigmaMPC, ARPA oder Cloaking Fabric erfüllt, die zur Umsetzung von Privacy auf Secure Mutliparty Computation setzen. Als Ergebnis wird ein erweitertes Modell für den Aufbau präsentiert, welches die weiteren Phasen Bootstrap und Post-Online einführt und beschreibt. Die Umsetzung der Integration von Secure Multiparty Computation und Blockchain ist sinnvoll, wenn die unveränderliche Speicherung und die Blockchain als vertrauenswürdige Partei für die Koordination während der Phasen Bootstrapping, Offline, Online eingesetzt wird und dabei im letzten Schritt, der Post-Online Phase, die Evaluierung der Funktionsausführung vornimmt; MPC Protokolle, die Fairness, Fairness mit Penalties, Guaranteed Output Delivery und Public Verifiability unterstützen, eignen sich daher besonders für die Integration mit einer Blockchain.

Department(s)Universität Stuttgart, Institut für Informationssicherheit und Kryptographie (ISC)
Superviser(s)Küsters, Prof. Ralf; Kramer, Dr. Denis; Simon, Mike
Entry dateDecember 16, 2020
   Publ. Computer Science