Efficient data authentication for Halo2 via polynomial commitment signatures
Halo2 için polinom taahhüt imzalarıyla verimli veri kimlik doğrulama
- Tez No: 972921
- Danışmanlar: PROF. DR. ERTAN ONUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sıfır bilgi ispatları (ZKP), gizliliği koruyan hesaplamalar için güçlü bir araçtır; ancak, gizli girdilerinin kaynaklarını belirten doğal bir mekanizmaları yoktur. Doğrulanabilir hesaplama ile güvenilir veri kaynağı arasında var olan bu boşluk, ZKP'lerin, güvenilir kaynaklardan elde edilen verilere dayanan gerçek dünya uygulamalarında benimsenmesinin önünde önemli bir engel teşkil etmektedir. Bu boşluğu kapatmaya yönelik mevcut yaklaşımlar, genellikle SHA-256 gibi standart kriptografik özet (hash) fonksiyonlarının ZKP devresi içerisinde hesaplanmasını gerektirir. Ancak bu süreç oldukça verimsizdir ve kanıtlayıcı (prover) için ciddi bir performans darboğazı oluşturur. Bu tez, Halo2 kanıtlama sistemi içerisinde verimli veri kaynağı doğrulaması sağlamak amacıyla iki özgün yöntemin tasarımını, uygulamasını ve değerlendirmesini sunmaktadır. İlk öneri olan“Girdilerin İmzalanması”, devre içinde SNARK'lar için optimize edilmiş bir özet fonksiyonu kullanarak hibrit bir doğrulama modeli sunmakta ve bu modeli karşılaştırma için temel almaktadır. Ana katkı olan“Taahhütlerin İmzalanması”ise, harici bir Veri Sağlayıcısının, verinin kendisine değil, ZKP sisteminin gizli veriye ilişkin dahili polinom taahhüdüne imza attığı yeni bir paradigma ortaya koymaktadır. Bu mimari değişiklik, doğrulama amacıyla devre içi özetleme ihtiyacını tamamen ortadan kaldırmakta; böylece marjinal maliyeti neredeyse sabit hâle getirmekte ve ölçeklenebilirlikte büyük iyileştirmeler sağlamaktadır. Gerçekleştirilen ampirik değerlendirmeler, bu yöntemin kanıtlayıcı süresi, bellek kullanımı ve veri kapasitesi bakımından önemli ölçüde üstün olduğunu ortaya koymaktadır. Sonuç olarak, bu çalışma hem doğrulanabilir hesaplama hem de veri kaynağı doğrulaması gerektiren sistemlerin geliştirilmesine yönelik pratik ve yüksek performanslı bir çerçeve sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Zero-knowledge proofs (ZKPs) are a powerful tool for privacy-preserving computation; however, they lack a built-in mechanism to indicate the sources of their secret inputs. This gap between verifiable computation and a trusted data source is a significant obstacle to the adoption of ZKPs in real-world applications that rely on data obtained from trusted origins. Existing approaches to bridging this gap typically require computing standard cryptographic hash functions, such as SHA-256, within the ZKP circuit. However, this process is highly inefficient and creates a serious performance bottleneck for the prover. This thesis presents the design, implementation, and evaluation of two novel methods for efficient data source authentication within the Halo2 proving system. The first proposal,“Signing Inputs”, introduces a hybrid authentication model that uses a SNARK-optimized hash function inside the circuit and takes this as the baseline for comparison. The main contribution,“Signing Commitments”, introduces a new paradigm in which an external Data Provider signs not the data itself, but the ZKP system's internal polynomial commitment to the secret data. This architectural shift completely eliminates the need for in-circuit hashing for authentication, thereby reducing the marginal cost to near-constant and enabling major scalability improvements. Empirical evaluations show that this method is significantly superior in terms of prover time, memory usage, and data capacity. Ultimately, this work provides a practical and high-performance framework for developing systems that require both verifiable computation and data source authentication.
Benzer Tezler
- Visible light communication assisted secure and efficient architecture for autonomous platoon
Görünür ışık ile iletişim destekli güvenli ve verimli otonom taşıt grubu mimarisi
SEYHAN UÇAR
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKoç ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİNEM ÇÖLERİ ERGEN
DOÇ. DR. ÖZNUR ÖZKASAP
- Novel methodology for construction and decoding of color data codes
Renk veri kodlarının oluşturulması ve çözümlenmesi için yeni metodoloji
REFİK TANJU SİRMEN
Doktora
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK BERK ÜSTÜNDAĞ
- A secure and privacy enhanced authentication scheme for internet of vehicles
Araç interneti için güvenli ve gizliliği arttırılmış kimlik doğrulama şeması
SULAIMAN MUSARIA KARIM KARIM
Doktora
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKarabük ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADIB HABBAL
- A secure model for efficient live migration of containers
Etkin kapsayıcı canlı taşıması için güvenli bir model
ZEYNEP MAVUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PELİN ANGIN
- Metabolomics approach for authentication of pisco and detection of contaminants
Pisco'nun doğrulanmasında ve bulaşan tespitinde metabolomik yaklaşım
AHMED MENEVŞEOĞLU
Doktora
İngilizce
2019
Gıda MühendisliğiThe Ohıo State UnıversıtyGıda Bilimi ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LUIS E. RODRIGUEZ-SAONA