TC: Small: Theory and Applications of Min-Entropy Leakage

TC:小:最小熵泄漏的理论与应用

基本信息

  • 批准号:
    1116318
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-08-01 至 2015-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this age of identity theft, Facebook, and TSA screening, protecting confidential information from improper disclosure has emerged as a fundamental issue for trustworthy computing, involving both technical and social dimensions. While it is sometimes possible to stop undesirable information flows completely, it is perhaps more typical that some undesirable flows are unavoidable. For instance an ATM machine that rejects an incorrect PIN thereby reveals that the secret PIN is not the one that was entered. Similarly, revealing the tally of votes in an election reveals some information about the secret ballots that were cast. More subtly, the amount of time taken by a cryptographic operation may be observable by an adversary, and may inadvertently reveal information about the secret key. As a result, there is growing interest in quantitative theories of information flow, which allow us to talk about "how much" information is leaked and (perhaps) allow us to tolerate "small" leaks. But while it is tempting to base such theories on classic information-theoretic concepts like Shannon entropy and mutual information, these turn out not to provide very satisfactory confidentiality guarantees. As a result, several researchers have developed an alternative theory, based instead on Renyi's min-entropy, which gives strong, direct operational security guarantees.This project aims to deepen our understanding of the theory and applications of min-entropy leakage by pursuing several themes concurrently. In the theory of min-entropy leakage, uncertainty is measured in terms of a random variable's vulnerability to being guessed in one try by an adversary; note that this is the complement of the Bayes Risk. The mathematical properties of this theory will be explored for both deterministic and probabilistic systems, with the goal of better understanding the relationship to other theories, such as mutual information leakage and differential privacy. A variant called smooth min-entropy leakage will be developed, giving a measure that is less sensitive to extremely unlikely events. To support the compositional analysis of complex systems, leakage bounds will be established for channels in cascade, where the output of one channel becomes the input to another; moreover, algorithms will be developed for approximately factoring a channel into a cascade, giving a technique for automatic sanitization. Techniques will be developed for computing the min-entropy leakage of systems, giving a way to verify whether they conform to a given quantitative flow policy; both model-checking and statistical-sampling based techniques will be considered. Finally, applications of min-entropy leakage will be explored, for example to accountability systems that use logging and auditing to identify misbehaving entities. These efforts will develop new theory, enforcement techniques, and applications of min-entropy leakage, contributing broadly to a rigorous science of quantitative information flow.
在这个身份盗窃、Facebook和TSA筛查盛行的时代,保护机密信息不被不当披露已成为可信计算的一个基本问题,涉及技术和社会层面。虽然有时完全停止不受欢迎的信息流是可能的,但更典型的情况可能是某些不受欢迎的信息流是不可避免的。例如,一台ATM机拒绝了一个不正确的PIN,从而表明这个密码不是输入的那个。类似地,在选举中公布计票结果也揭示了一些关于所投的无记名选票的信息。更微妙的是,加密操作所花费的时间可能被攻击者观察到,并且可能无意中泄露有关密钥的信息。因此,人们对信息流的定量理论越来越感兴趣,它使我们能够讨论“有多少”信息被泄露,并且(也许)允许我们容忍“小”泄漏。但是,尽管将这些理论建立在香农熵和互信息等经典信息理论概念的基础上是诱人的,但这些理论并不能提供非常令人满意的机密性保证。因此,几位研究人员开发了一种替代理论,基于Renyi的最小熵,它提供了强大的,直接的操作安全保证。本项目旨在通过同时研究几个主题来加深我们对最小熵泄漏理论和应用的理解。在最小熵泄漏理论中,不确定性是根据随机变量在一次尝试中被对手猜出的脆弱性来衡量的;注意,这是贝叶斯风险的补充。该理论的数学性质将在确定性和概率系统中进行探讨,目的是更好地理解与其他理论的关系,如互信息泄漏和差分隐私。一种称为光滑最小熵泄漏的变体将被开发出来,它对极不可能发生的事件不那么敏感。为了支持复杂系统的成分分析,将为级联通道建立泄漏边界,其中一个通道的输出成为另一个通道的输入;此外,将开发用于将通道近似分解为级联的算法,从而提供自动消毒技术。将开发计算系统最小熵泄漏的技术,提供一种方法来验证它们是否符合给定的定量流量策略;将考虑模型检查和基于统计抽样的技术。最后,将探讨最小熵泄漏的应用,例如用于使用日志记录和审计来识别行为不端的实体的问责系统。这些努力将发展新的理论、执行技术和最小熵泄漏的应用,为定量信息流的严格科学做出广泛贡献。

项目成果

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Geoffrey Smith其他文献

Covering gonalities of complete intersections in positive characteristic
覆盖正特征中完全交集的目标
  • DOI:
    10.2140/ant.2022.16.731
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Geoffrey Smith
  • 通讯作者:
    Geoffrey Smith
The EMory BrEast imaging Dataset (EMBED): A Racially Diverse, Granular Dataset of 3.5M Screening and Diagnostic Mammograms
EMory BrEast 成像数据集 (EMBED):包含 350 万张筛查和诊断乳房 X 光照片的种族多样化、精细数据集
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Jeong;B. Vey;A. Bhimireddy;Thomas Kim;Thiago Santos;R. Correa;Raman Dutt;M. Mosunjac;G. Oprea;Geoffrey Smith;Minjae Woo;Christopher R. McAdams;M. Newell;I. Banerjee;J. Gichoya;H. Trivedi
  • 通讯作者:
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通过磁共振成像进行血流评估
  • DOI:
    10.1117/12.966979
  • 发表时间:
    1987
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Ronald R. Price;D. Pickens;Geoffrey Smith;James A. Patton;C. Partain;A. James;Samuel J. Dwyer;R. Schneider
  • 通讯作者:
    R. Schneider
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  • DOI:
    10.1145/1180337.1180341
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Geoffrey Smith;Rafael Alpízar
  • 通讯作者:
    Rafael Alpízar
Percolation in nanoporous gold and the principle of universality for two-dimensional to hyperdimensional networks
纳米多孔金的渗流和二维到超维网络的普适性原理
  • DOI:
    10.1103/physrevb.78.165418
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Geoffrey Smith;A. Maaroof;M. Cortie
  • 通讯作者:
    M. Cortie

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Restriction of DNA viruses by TRIM5a and ZAP / TRIM25 / KHNYN: mechanisms of restriction and viral evasion
TRIM5a 和 ZAP / TRIM25 / KHNYN 对 DNA 病毒的限制:限制和病毒逃避的机制
  • 批准号:
    MR/W025590/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Research Grant
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  • 批准号:
    2134617
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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EAGER:协作:量化可搜索加密中的信息泄漏
  • 批准号:
    1749014
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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  • 批准号:
    MR/R010536/1
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Research Grant
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改善气溶胶光学特性的表征:角度分辨散射和紫外-可见光吸收的组合测量
  • 批准号:
    1638307
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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了解病毒先天免疫逃避策略如何影响适应性免疫及其在疫苗开发中的应用
  • 批准号:
    MR/M019810/1
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Research Grant
The Nature and Evolution of Brown Carbon Optical Properties in Atmospheric Aerosols
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  • 批准号:
    1241621
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Vaccinia virus entry, exit and evasion
痘苗病毒的进入、退出和逃避
  • 批准号:
    G1000207-E01/2
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Research Grant
Human and viral Golgi anti-apoptotic protein (GAAP); a structural and functional study of its mechanism of action
人类和病毒高尔基体抗凋亡蛋白(GAAP);
  • 批准号:
    G0900224/2
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Research Grant
Vaccinia virus entry, exit and evasion
痘苗病毒的进入、退出和逃避
  • 批准号:
    G1000207-E01/1
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
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  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
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    32000033
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    31972324
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    81900988
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肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
  • 批准号:
    31870821
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    56.0 万元
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基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
  • 批准号:
    31802058
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    26.0 万元
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  • 批准号:
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    2017
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    60.0 万元
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    面上项目
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  • 批准号:
    81704176
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    2017
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    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
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  • 批准号:
    91640114
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    85.0 万元
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    重大研究计划

相似海外基金

AF: Small: Problems in Algorithmic Game Theory for Online Markets
AF:小:在线市场的算法博弈论问题
  • 批准号:
    2332922
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CIF: Small: Theory for Learning Lossless and Lossy Coding
协作研究:CIF:小型:学习无损和有损编码的理论
  • 批准号:
    2324396
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.62万
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Collaborative Research: AF: Small: New Directions and Approaches in Discrepancy Theory
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  • 批准号:
    2327010
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.62万
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    Standard Grant
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  • 批准号:
    2327013
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: New Directions and Approaches in Discrepancy Theory
合作研究:AF:小:差异理论的新方向和方法
  • 批准号:
    2327011
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CIF: Small: New Theory, Algorithms and Applications for Large-Scale Bilevel Optimization
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  • 批准号:
    2311274
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CIF: Small: New Theory, Algorithms and Applications for Large-Scale Bilevel Optimization
合作研究:CIF:小型:大规模双层优化的新理论、算法和应用
  • 批准号:
    2311275
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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小规模评估中计算机化自适应测试的题库校准和补充:方法、理论和应用
  • 批准号:
    2243044
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF-BSF: AF: Small: Advancing Coding Theory Through the Lens of Pseudorandomness
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  • 批准号:
    2231157
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
FET: Small: Frontiers of Quantum Shannon Theory
FET:小型:量子香农理论的前沿
  • 批准号:
    2329662
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.62万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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