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Erschienen in:

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Analyzing Execution Time of Card-Based Protocols

verfasst von : Daiki Miyahara, Itaru Ueda, Yu-ichi Hayashi, Takaaki Mizuki, Hideaki Sone

Erschienen in: Unconventional Computation and Natural Computation

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

Card-based cryptography is an attractive and unconventional computation model; it provides secure computing methods using a deck of physical cards. It is noteworthy that a card-based protocol can be easily executed by non-experts such as high school students without the use of any electric device. One of the main goals in this discipline is to develop efficient protocols. The efficiency has been evaluated by the number of required cards, the number of colors, and the average number of protocol trials. Although these evaluation metrics are simple and reasonable, it is difficult to estimate the total number of operations or execution time of protocols based only on these three metrics. Therefore, in this paper, we consider adding other metrics to estimate the execution time of protocols more precisely. Furthermore, we actually evaluate some of the important existing protocols using our new criteria.

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There are also “non-committed-format” AND protocols [1, 7].

This paper addresses only AND computation because the other important primitive, XOR, can be done with only four cards and one trial [10].

Boer, B.: More efficient match-making and satisfiability The Five Card Trick. In: Quisquater, J.-J., Vandewalle, J. (eds.) EUROCRYPT 1989. LNCS, vol. 434, pp. 208–217. Springer, Heidelberg (1990). https://doi.org/10.1007/3-540-46885-4_23CrossRef

Crépeau, C., Kilian, J.: Discreet solitary games. In: Stinson, D.R. (ed.) CRYPTO 1993. LNCS, vol. 773, pp. 319–330. Springer, Heidelberg (1994). https://doi.org/10.1007/3-540-48329-2_27CrossRef

Hashimoto, Y., Shinagawa, K., Nuida, K., Inamura, M., Hanaoka, G.: Secure grouping protocol using a deck of cards. In: Shikata, J. (ed.) ICITS 2017. LNCS, vol. 10681, pp. 135–152. Springer, Cham (2017). https://doi.org/10.1007/978-3-319-72089-0_8CrossRef

Ishikawa, R., Chida, E., Mizuki, T.: Efficient card-based protocols for generating a hidden random permutation without fixed points. In: Calude, C.S., Dinneen, M.J. (eds.) UCNC 2015. LNCS, vol. 9252, pp. 215–226. Springer, Cham (2015). https://doi.org/10.1007/978-3-319-21819-9_16CrossRef

Koch, A., Walzer, S., Härtel, K.: Card-based cryptographic protocols using a minimal number of cards. In: Iwata, T., Cheon, J.H. (eds.) ASIACRYPT 2015. LNCS, vol. 9452, pp. 783–807. Springer, Heidelberg (2015). https://doi.org/10.1007/978-3-662-48797-6_32CrossRef

Mizuki, T., Asiedu, I.K., Sone, H.: Voting with a logarithmic number of cards. In: Mauri, G., Dennunzio, A., Manzoni, L., Porreca, A.E. (eds.) UCNC 2013. LNCS, vol. 7956, pp. 162–173. Springer, Heidelberg (2013). https://doi.org/10.1007/978-3-642-39074-6_16CrossRef

Mizuki, T., Kumamoto, M., Sone, H.: The five-card trick can be done with four cards. In: Wang, X., Sako, K. (eds.) ASIACRYPT 2012. LNCS, vol. 7658, pp. 598–606. Springer, Heidelberg (2012). https://doi.org/10.1007/978-3-642-34961-4_36CrossRef

Mizuki, T., Shizuya, H.: A formalization of card-based cryptographic protocols via abstract machine. Int. J. Inf. Secur. 13(1), 15–23 (2014)CrossRef

Mizuki, T., Shizuya, H.: Computational model of card-based cryptographic protocols and its applications. IEICE TRANS. Fundam. Electron. Commun. Comput. Sci. 100(1), 3–11 (2017)CrossRef

10.

Mizuki, T., Sone, H.: Six-card secure AND and four-card secure XOR. In: Deng, X., Hopcroft, J.E., Xue, J. (eds.) FAW 2009. LNCS, vol. 5598, pp. 358–369. Springer, Heidelberg (2009). https://doi.org/10.1007/978-3-642-02270-8_36CrossRef

11.

Niemi, V., Renvall, A.: Secure multiparty computations without computers. Theor. Comput. Sci. 191(1–2), 173–183 (1998)MathSciNetCrossRef

12.

Nishimura, A., Hayashi, Y.I., Mizuki, T., Sone, H.: An implementation of non-uniform shuffle for secure multi-party computation. In: Proceedings of the 3rd ACM International Workshop on ASIA Public-Key Cryptography, AsiaPKC 2016, pp. 49–55. ACM, New York (2016)

13.

Nishimura, A., Nishida, T., Hayashi, Y.I., Mizuki, T., Sone, H.: Card-based protocols using unequal division shuffles. Soft Comput. 22(2), 361–371 (2018). https://doi.org/10.1007/s00500-017-2858-2CrossRef

14.

Shinagawa, K., et al.: Multi-party computation with small shuffle complexity using regular polygon cards. In: Au, M.-H., Miyaji, A. (eds.) ProvSec 2015. LNCS, vol. 9451, pp. 127–146. Springer, Cham (2015). https://doi.org/10.1007/978-3-319-26059-4_7CrossRef

15.

Stiglic, A.: Computations with a deck of cards. Theor. Comput. Sci. 259(1–2), 671–678 (2001)MathSciNetCrossRef

16.

Ueda, I., Nishimura, A., Hayashi, Y., Mizuki, T., Sone, H.: How to implement a random bisection cut. In: Martín-Vide, C., Mizuki, T., Vega-Rodríguez, M.A. (eds.) TPNC 2016. LNCS, vol. 10071, pp. 58–69. Springer, Cham (2016). https://doi.org/10.1007/978-3-319-49001-4_5CrossRef

Titel: Analyzing Execution Time of Card-Based Protocols
verfasst von: Daiki Miyahara
Itaru Ueda
Yu-ichi Hayashi
Takaaki Mizuki
Hideaki Sone
Verlag: Springer International Publishing
Buch: Unconventional Computation and Natural Computation
Print ISBN: 978-3-319-92434-2

Electronic ISBN: 978-3-319-92435-9

Copyright-Jahr: 2018
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-92435-9_11

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