Cryptographic engineering of privacy-preserving algorithms : Engenharia criptográfica de algoritmos que preservam a privacidade
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| Data de Publicação: | 2023 |
| Tipo de documento: | Tese |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) |
| Texto Completo: | https://hdl.handle.net/20.500.12733/9821 |
Resumo: | Orientadores: Diego de Freitas Aranha, Edson Borin |
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Cryptographic engineering of privacy-preserving algorithms : Engenharia criptográfica de algoritmos que preservam a privacidadeEngenharia criptográfica de algoritmos que preservam a privacidadeCriptografiaFHE (Criptografia completamente homomórfica)Unidade de processamento gráficoCUDA (Arquitetura de computador)Computação de alto desempenhoProgramação paralela (Computação)Proteção de dadosCryptographyFHE (Fully Homomorphic Encryption)Graphics processing unitCUDA (Computer architecture)High performance computingParallel programming (Computer science)Data protectionOrientadores: Diego de Freitas Aranha, Edson BorinTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Dados coletados de usuários são o ouro da era moderna, e a capacidade de coletá-los é tão crucial quanto a de armazená-los e manipulá-los com segurança. Esta é uma tese no formato de coletânea, composta por artigos publicados ou em processo de revisão, que exploram diferentes aspectos da computação que preserva a privacidade, como a implementação eficiente de primitivas, protocolos e aplicações. Nosso trabalho oferece um framework para um banco de dados sempre cifrado, que pode armazenar criptogramas e responder a queries cifradas sem necessidade de decifração. Na mesma direção, também estudamos o caso de coleta de dados em larga escala de medidores inteligentes. Nesse contexto, uma entidade, como o fornecedor de eletricidade, coleta dados do usuário que podem ser usados em métodos estatísticos como aprendizado de máquina, e realiza a computação multiparte através de uma rede sem revelar as informações do usuário aos nós. Por outro lado, também apresentamos trabalhos que exploram a implementação eficiente da aritmética usada por esquemas modernos de criptografia completamente homomórfica, como BFV e CKKS. Experimentamos diferentes métodos visando a arquitetura CUDA e mostramos como os criptossistemas podem ser acelerados através da escolha adequada da estrutura de dados, localidade e algoritmo usado na multiplicação polinomial. Quatro trabalhos são apresentados tratando desses tópicos, assim como uma discussão que conecta o trabalhoAbstract: Data is the gold of the modern era, and the capability of collecting it is as crucial as securely storing and handling it. This is a compilation thesis composed of published or under revision papers that explore different aspects of privacy-preserving computing, such as the efficient implementation of primitives, protocols, and applications. Our work offers a framework for an always-encrypted database, which can store ciphertexts and answer encrypted queries without decryption. In the same direction, we also study the case of large-scale data collection from smart meters. In this case, an entity, such as the electricity provider, collects user data that can be used in statistical methods, such as machine learning, and splits the computation through a network without revealing user information. On the other hand, we also present papers that explore the efficient implementation of the arithmetic used by modern fully homomorphic encryption schemes, such as BFV and the CKKS. We experiment with different methods targeting the CUDA architecture and show how the cryptosystems can be accelerated through the proper choice for the data structure, locality, and algorithm used on the polynomial multiplication. Four papers are presented on these topics, as well as a discussion that connects our work during the years of researchDoutoradoCiência da ComputaçãoDoutor em Ciência da ComputaçãoCAPES001CNPQ144265/2019-2; 203175/2019-0[s.n.]Aranha, Diego de Freitas, 1982-Borin, Edson, 1979-Pereira, Hilder Vitor LimaOliveira, Fábio Borges deLópez Hernández, Julio CésarAraújo, Guido Costa Souza deUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAlves, Pedro Geraldo Morelli Rodrigues, 1988-20232023-03-03T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (136 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/9821ALVES, Pedro Geraldo Morelli Rodrigues. Cryptographic engineering of privacy-preserving algorithms: Engenharia criptográfica de algoritmos que preservam a privacidade. 2023. 1 recurso online (136 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/9821. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1274358porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-05-13T14:19:23Zoai::1274358Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2024-05-13T14:19:23Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false |
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Cryptographic engineering of privacy-preserving algorithms : Engenharia criptográfica de algoritmos que preservam a privacidade Alves, Pedro Geraldo Morelli Rodrigues, 1988- Criptografia FHE (Criptografia completamente homomórfica) Unidade de processamento gráfico CUDA (Arquitetura de computador) Computação de alto desempenho Programação paralela (Computação) Proteção de dados Cryptography FHE (Fully Homomorphic Encryption) Graphics processing unit CUDA (Computer architecture) High performance computing Parallel programming (Computer science) Data protection |
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