Grupa kryptologów z Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego kierowana przez dr. hab. Stefana Dziembowskiego, laureata programu WELCOME Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, dokonała konstrukcji protokołów kryptograficznych opartych o walutę Bitcoin. Protokoły te pozwalają wzajemnie nieufającym sobie stronom na dokonanie bezpiecznych operacji, takich jak loterie internetowe lub handel poufnymi informacjami. Prace, w których opisane zostały te konstrukcje, zostały przyjęte na dwie konferencje: prestiżową IEEE Symposium on Security & Privacy 2014 oraz First Workshop on Bitcoin Research. Autorami prac są mgr Marcin Andrychowicz, dr hab. Stefan Dziembowski, Daniel Malinowski i mgr Łukasz Mazurek.

 

Bitcoin jest zdecentralizowaną walutą cyfrową stworzoną przez anonimowego autora ukrywającego się pod pseudonimem „Satoshi Nakamoto”. Od czasu jej powstania w 2009 roku zyskała ona znaczącą popularność oraz licznych naśladowców. Na początku kwietnia 2014 roku jej kapitalizacja wynosiła ponad 5 mld dolarów. W opublikowanych pracach zespołowi udało się pokazać jak pewne szczególne cechy tej waluty mogą być użyte w dziedzinie kryptografii zwanej „bezpiecznymi obliczeniami wielopodmiotowymi” (ang. secure multiparty computation protocols).

 

Pierwsza praca, zatytułowana „Secure Multiparty Computations on Bitcoin”, zawiera konstrukcję protokołów zobowiązań (ang. commitment schemes) w których strona zobowiązująca się do sekretu jest zmuszona do jego ujawnienia po pewnym czasie, pod groźbą zapłacenia kary finansowej. Ponadto, w pracy tej pokazano jak – dzięki użyciu tego protokołu – można skonstruować bezpieczne protokoły loterii bitcoinowej bez wykorzystania zaufanej strony trzeciej.

 

W drugiej pracy, pt. „Fair Two-party Computations via Bitcoin deposits”, pokazano jak w ogólności można bezpiecznie zasymulować obliczenie dowolnej funkcji przez dwie osoby w taki sposób, że (a) osoby te nie ujawniają sobie nawzajem swoich sekretów i (b) żadna z nich nie może się wycofać z procesu obliczania tej funkcji, pod rygorem zapłacenia kary, co zapewnia tzw. „sprawiedliwość obliczeń” (ang. fairness). O ile protokoły spełniające warunek (a) były znane od lat osiemdziesiątych (pod angielską nazwą secure two-party computation protocols), to zapewnienie w nich sprawiedliwości nie jest możliwe bez dodatkowych założeń. Opublikowana praca podaje atrakcyjny sposób zapewnienia sprawiedliwości przy użyciu Bitcoina.

 

W oparciu o techniki wprowadzone w tych pracach można tworzyć nie tylko bezpieczne loterie, ale też szereg innych rozwiązań, takich jak np. handel tajnymi informacjami lub bezpieczne aukcje dóbr cyfrowych.

 

IEEE Symposium on Security & Privacy jest jedną z najbardziej prestiżowych corocznych konferencji poświęconych informatycznym aspektom bezpieczeństwa i prywatności (a według niektórych rankingów jest to najbardziej prestiżowa konferencja o tej tematyce). Prace zgłaszane na nią podlegają dokładnym recenzjom. W tym roku przyjęto na nią 44 ze zgłoszonych 324 prac.

 

***

Mgr Marcin Andrychowicz jest doktorantem i członkiem Grupy Kryptologii i Bezpieczeństwa Danych na Wydziale Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego, gdzie uzyskał tytuł magistra informatyki w 2013 roku. Od 2011 roku prowadzi badania w ramach projektu WELCOME FNP pod kierownictwem dr. hab. Stefana Dziembowskiego. Jego badania dotyczą przede wszystkim walut internetowych oraz systemów kryptograficznych odpornych na wycieki informacji.

 

Dr hab. Stefan Dziembowski jest profesorem nadzwyczajnym na Wydziale Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego. Jego zainteresowania naukowe dotyczą teoretycznej i stosowanej kryptografii.

 

Dr hab. Stefan Dziembowski otrzymał tytuł magistra informatyki w 1996 roku na Uniwersytecie Warszawskim. Doktorat z informatyki uzyskał w 2001 roku na Uniwersytecie w Aarhus (Dania), zaś habilitację z nauk matematycznych uzyskał w 2012 roku na Uniwersytecie Warszawskim.  Staże post-doktorskie odbył na ETH w Zurychu, w CNR w Pizie i na Uniwersytecie Rzymskim La Sapienza, gdzie w 2008 roku został adiunktem. W roku 2010 przeniósł się na Uniwersytet Warszawski, gdzie prowadzi grupą badawczą zajmującą się kryptologią i ochroną informacji. W tym samym roku otrzymał grant w ramach programu WELCOME Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, dzięki któremu realizuje projekt pt. „Cryptographic Protocols Provably-Secure Against Physical Attacks”.

 

Jego prace ukazywały się na wiodących konferencjach informatycznych (FOCS, STOC, CRYPTO, EUROCRYPT, ASIACRYPT, TCC, IEEE S&P, LICS i innych) oraz w znanych czasopismach, takich jak: „Journal of Cryptology” i „IEEE Transactions on Information Theory”. Wielokrotnie był też zapraszany do komitetów programowych czołowych konferencji, takich jak: CRYPTO, EUROCRYPT, ASIACRYPT, TCC czy ICALP.

 

Dr hab. Stefan Dziembowski jest również laureatem prestiżowego „ERC Starting Grant” oraz „Marie-Curie Intra-European Fellowship”.

 

Daniel Malinowski jest studentem studiów magisterskich z informatyki oraz z matematyki, a także członkiem Grupy Kryptologii i Bezpieczeństwa Danych na Wydziale Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego. Od 2012 roku pracuje w projekcie WELCOME FNP („Cryptographic Protocols Provably-Secure Against Physical Attacks”) pod kierownictwem dr. hab. Stefana Dziembowskiego. Jego główne zainteresowania to schematy kryptograficzne odporne na wycieki informacji oraz kryptowaluty.

 

Mgr Łukasz Mazurek jest doktorantem i członkiem Grupy Kryptologii i Bezpieczeństwa Danych na Wydziale Matematyki Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego. W 2013 roku uzyskał tytuł magistra informatyki oraz tytuł licencjata fizyki w ramach Międzywydziałowych Indywidualnych Studiów Matematyczno-Przyrodniczych na Uniwersytecie Warszawskim. Od 2012 roku pracuje w projekcie WELCOME FNP („Cryptographic Protocols Provably-Secure Against Physical Attacks”) pod kierownictwem dr. hab. Stefana Dziembowskiego. Jego główne zainteresowania to praktyczne implementacje systemów kryptograficznych odpornych na wycieki informacji oraz kryptowaluty.