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趣說安全多方計算:如何用密碼學玩轉暗軍棋游戲?_ICE:LIC

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提起軍棋游戲,相信不少人兒時都玩過。

軍棋游戲的玩法有三種:第一種是明棋,雙方棋子都朝上擺放進行游戲;第二種是翻棋,棋子朝下擺放,雙方依次翻開進行游戲;第三種,就是今天我們要特別說的:暗棋。

暗軍棋除了對決雙方外,還需要增加一個裁判,其游戲規則是:雙方把本方棋子明面朝向自己進行擺放,僅自己和裁判可見,當雙方棋子對碰時,由裁判按棋子大小進行判定并告訴雙方結果。

棋子大小規則

由于暗軍棋中,雙方都不知道對方對碰的棋子,只能根據自己的棋子進行有限判斷,極大增加了游戲博弈的復雜度和趣味性,因而深受很多玩家喜愛。

不過,在日常玩暗軍棋時也會遇到一些問題。比如:李雷和韓梅梅,孤男寡女共處一室,沒有第三方裁判或者不想讓第三方裁判參與的時候,兩個人還能玩暗軍棋游戲嗎?

Spectrum Finance:鎖倉總價值突破300萬ADA:金色財經報道,基于Cardano的去信任協議Spectrum Finance宣布,鎖倉總價值已突破300萬ADA。[2023/8/9 21:33:12]

當然可以!這時候密碼算法的作用就凸顯出來了。

簡單起見,我們先不考慮特殊棋子,對其他棋子按順序進行編號:司令=9、軍長=8、師長=7、旅長=6、團長=5、連長=4、排長=3、工兵=2。

李雷和韓梅梅對碰的棋子分別為x和y,根據比較表的規則寫一個比較函數f(x,y),規定:f(x,y)等于1時李雷勝,f(x,y)等于0時同盡,f(x,y)等于-1時韓梅梅勝。

當李雷出師長與韓梅梅的團長對碰時,7>5,f(x,y)=1,李雷獲勝。

數據:TwelveFold中標者總計投入超過735枚比特幣,價值約合1640萬美元:金色財經報道,Yuga Labs的TwelveFold拍賣已經結束,拍賣中有288名中標者贏得了可收藏的加密資產,這些競標者在該 NFT資產上總計投入了超過735枚比特幣(價值約合1640萬美元)。[2023/3/7 12:46:12]

那么,在沒有第三方裁判的情況下,對碰雙方又不知道對方棋子,該如何進行比較判斷呢?

回答這個問題前,要先了解一下姚氏百萬富翁問題。

原理:姚氏百萬富翁問題

姚氏百萬富翁問題由華裔計算機科學家、圖靈獎獲得者姚啟智教授首先提出。該問題表述為:兩個百萬富翁Alice和Bob想知道他們兩個誰更富有,但他們都不想讓對方和第三方知道自己的財富數額,該如何實現?姚教授設計一種巧妙的算法,Alice的財富為a,Bob的財富為b,Alice有一個公鑰Ea和私鑰Da。雙方按以下步驟執行:

PREMINT已向受此前攻擊影響的用戶賠付317枚ETH:7月28日消息,PREMINT發推稱,已經向7月17日因PREMINT攻擊事件而受影響的所有用戶賠付共計317枚ETH,其中向損失NFT的用戶賠付310枚ETH,向損失ETH的用戶賠付7枚ETH。

據此前報道,黑客在PREMINT網站植入惡意JS文件實施釣魚攻擊,從而盜取用戶的NFT等資產。攻擊者共竊取約300枚NFT,賣出后獲利約280枚ETH。[2022/7/28 2:43:53]

1)Alice將公鑰Ea給Bob;

2)Bob選取一個大整數x,并用Alice給的公鑰Ea進行加密得到密文K,然后將c=K-b發給Alice;

3)Alice拿到密文c,用自己的私鑰Da對cm,cm1……cn進行解密得到n-m1個數字;

BlockFi因在愛荷華州出售未注冊證券被判處超94萬美元罰款:6月14日消息,據官方消息,BlockFi因在美國愛荷華州提供或出售未注冊證券被罰款943,396.22美元。[2022/6/15 4:26:59]

再選取一個適當大小的素數p,把這n-m1個數字對p進行mod運算得到dm,dm1……dn;

對于dm,dm1……dn前a個數不動,后面的數每個加1。然后將處理所得數字發給Bob;

4)Bob拿到這串數字并檢查第b個數字db,如果db==xmodp,證明這個數字沒有被加1,所以a>=b,反之,則證明a<b。

因為交互的數據都是處理過的,所以雙方在這個進行計算的過程中都沒有泄露自己信息,并且得到了想要的判斷比較結果。這就是安全多方計算中的兩方計算。

下圖為演示代碼輸出結果:

回過頭看暗軍棋的對碰比較,和百萬富翁問題本質是一樣的,按照計算協議雙方輸入對碰棋子對應的數值即可。當然為了防止作弊,雙方需要各自進行一次計算得到一致結果。各自把每一次對碰自己的棋子和結果記錄,結束后按照步驟重現進行檢查。

安全多方計算還可以取代狼人殺、暗獸棋等游戲的裁判,其原理都是MPC兩方比大小或其擴展。

擴展:安全多方計算實際應用

MPC除可以解決各類暗游戲問題外,還可以在更多不依賴第三方來進行任何博弈的場景中應用。比如以下幾種:

1、醫療數據協同計算

當前,醫療數據大都掌握在各個互不相通醫療機構手中,形成一個個數據孤島,無法充分發揮價值。同時,由于醫療數據涉及大量個人敏感信息,要協同利用這些數據必須要解決隱私保護問題。通過MPC,可以在保證個人隱私數據安全的前提下,打通數據孤島,實現醫療數據價值的最大化。

2、聯合征信

銀行或保險業,往往需要聯合多家征信機構進行個人信用評分計算,而各征信機構通常不希望自己的核心數據被「拿走」。通過MPC可以在不歸集各方數據的情況下,進行聯合信用評估計算。

3、投票/拍賣

使用MPC進行投票/拍賣,既可保證用戶隱私,又能有效避免跟投、惡意提價等作弊行為。

對于安全多方計算這項「黑科技」,你覺得還有哪些用途?歡迎留言和我們交流。

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