信息安全-安全的多方计算-第2部分基于秘密共享的机制标准立项发展报告

信息安全——安全的多方计算——第2部分:基于秘密共享的机制标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationsecurity—Securemultipartycomputation—Part2:Mechanismsbasedonsecretsharing摘要：随着大数据、云计算和隐私计算技术的飞速发展，如何在不泄露原始数据的前提下实现多方数据的联合分析与计算，已成为信息安全领域亟待解决的关键问题。安全多方计算（SecureMulti-PartyComputation,SMPC）作为实现数据“可用不可见”的核心技术之一，其标准化工作对于推动技术应用落地、保障数据流通安全具有重要意义。本报告聚焦于国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）联合发布的ISO/IEC4922-2:2024标准，系统阐述了基于秘密共享机制的SMPC标准立项背景、研制过程、核心技术要点及产业价值。报告指出，该标准详细规定了基于秘密共享的安全多方计算协议，为数据确权、隐私保护、跨域协作提供了权威的技术规范。通过深入分析标准内容，本报告旨在为相关企事业单位、科研机构及网络安全从业者提供全面的参考，以促进安全多方计算技术在金融、医疗、政务等敏感数据领域的规范化应用。该标准的发布标志着全球隐私计算标准化进程迈出了坚实的一步，对构建可信数据流通体系具有深远的指导意义。关键词：信息安全；安全多方计算；秘密共享；隐私计算；数据安全；标准化；ISO/IEC4922-2Keywords:InformationSecurity;SecureMulti-PartyComputation;SecretSharing;PrivacyComputing;DataSecurity;Standardization;ISO/IEC4922-2正文一、引言与研究背景在数字化转型浪潮中，数据已成为关键的生产要素。然而，数据孤岛现象与日益严格的数据保护法规（如《通用数据保护条例》（GDPR）、《中华人民共和国数据安全法》、《中华人民共和国个人信息保护法》）形成了尖锐矛盾。传统的明文数据共享和计算模式面临严峻的安全与合规挑战。如何在保护数据隐私的前提下，实现跨机构、跨领域的数据协同计算，成为技术发展的核心痛点。安全多方计算（SMPC）作为一种密码学技术，允许多个参与方在不泄露各自私有输入数据的情况下，共同完成某一函数的计算。这一特性使其成为解决数据“可用不可见”问题的核心技术方案之一。在众多SMPC实现路径中，基于秘密共享（SecretSharing）的机制因其高性能、低通信开销以及易于与通用计算电路结合的优势，成为应用最广泛的方案。尽管学术界对SMPC的研究已历数十载，但产业应用长期受困于缺乏统一、权威的技术标准。不同企业、团体开发的SMPC协议在安全性假设、性能参数、接口定义上存在巨大差异，严重阻碍了技术的互操作性和规模化部署。为此，国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）下属的联合技术委员会（JTC1）启动了针对安全多方计算的系列标准研制工作。ISO/IEC4922-2:2024《信息安全——安全的多方计算——第2部分:基于秘密共享的机制》正是在此背景下应运而生，旨在为业界提供一套经过国际公认的、严谨规范的基于秘密共享的SMPC技术规范。二、标准研制历程与状态ISO/IEC4922系列标准由ISO/IECJTC1/SC27（信息安全、网络安全和隐私保护技术委员会）负责制定。该委员会是全球信息安全标准化领域最权威的组织之一。-立项与研制：标准项目在JTC1/SC27框架下经历了提案、研究、起草、征求意见、投票等多个阶段。各国专家，包括来自中国、美国、德国、日本、韩国等国家的密码学家和信息安全工程师，围绕秘密共享方案的安全模型、协议构造、正确性证明、性能基准等方面展开了深入讨论与协作。-发布与状态：经过数轮的国际研讨与严格评审，ISO/IEC4922-2:2024于2024年3月6日正式发布。该标准目前为现行状态，意味着它已获得ISO成员国多数赞成票，成为国际通行的技术规范。标准的版本说明为电子版加密PDF格式，售价1286.0元，体现了其作为正式国际标准的知识产权价值。-里程碑意义：该标准的发布，是隐私计算领域从学术研究走向产业标准化的重要里程碑。它首次以国际标准的形式，系统性地定义了基于秘密共享的SMPC机制的核心要求，为后续的其他SMPC标准化工作（如基于混淆电路的机制、基于同态加密的机制等）奠定了坚实基础。三、标准核心技术内容解析ISO/IEC4922-2:2024标准主要围绕“基于秘密共享的安全多方计算机制”展开，其核心内容可归纳为以下几个方面：1.秘密共享方案的定义与属性：-基本模型：标准明确定义了秘密共享的基本参与实体：秘密分发者、参与方（份额持有者）和重构者。详细阐述了秘密信息被分割成多个份额（Shares），并分发给不同参与方的过程。-门限机制：重点规范了阈值秘密共享方案，定义了（t,n）门限机制，其中n个参与方中任意不小于t个的合法子集可以重构秘密，而任意少于t个的参与者无法获取关于秘密的任何有意义信息。标准可能涵盖经典的Shamir门限方案、基于中国剩余定理的方案及其变体。-安全性要求：严格定义了秘密共享方案的安全性，包括正确性（合法子集能正确重构秘密）和完美安全性（非授权子集获取不到任何关于秘密的信息）。2.安全多方计算协议构造：-计算模型：标准采用算术电路或布尔电路作为基础计算模型。任何函数都可以被表示为由加法门和乘法门（或与门、异或门等）组成的电路。-在线计算阶段：-输入共享：规定各参与方如何将私有输入通过秘密共享机制转化为份额，并广播给其他参与方。-加法门求值：明确定义了对于加法操作，如何通过对份额的本地加法计算来实现，无需任何交互通信。-乘法门求值：这是SMPC的核心难点。标准详细描述了在不泄露各参与方份额的前提下，完成乘法操作的协议，例如基于Beaver三元组或其他随机化预计算技术的协议。-输出重构：定义了如何将最终输出的份额发送给指定的输出方，并由其完成秘密重构。-预处理阶段：标准的重点是规范了非交互式预处理与交互式预处理模型。预处理阶段独立于实际数据输入，用于生成乘法所需的高成本随机数（如Beaver三元组），以大幅提升在线阶段的执行效率。3.安全模型与假设：-攻击者模型：标准明确讨论了半诚实（Honest-but-Curious）模型和恶意（Malicious）模型。在半诚实模型下，参与方会诚实地执行协议，但试图从协议中获取更多信息。在恶意模型下，攻击者可以任意偏离协议以破坏计算或窃取数据。标准为不同安全强度的应用场景提供了差异化的协议规范。-同步论网络：标准假设在同步通信模型下运行，即协议各轮次执行有明确的超时限制。-安全参数：定义了必要的密码学安全参数，如秘密共享域的素数大小、哈希函数的输出长度等，以确保达到应有的安全级别。四、标准的应用价值与产业意义1.促进互操作性：标准统一了基于秘密共享的SMPC协议接口和数据格式。不同厂商开发的系统若能遵循此标准，将能实现无缝对接，打破数据孤岛，构建更广泛的数据流通生态。2.降低准入门槛：为研发团队提供了明确的“实施手册”。开发者无需从零开始研究复杂的密码学协议，可基于标准选择成熟、安全的实现方案，大幅缩短开发周期并降低安全风险。3.增强合规性：在金融、医疗等强监管行业，采用ISO/IEC4922-2:2024标准进行数据联合分析，可以作为符合数据保护法规（如数据最小化、专用目的、匿名化处理）要求的有效技术证明。4.指导安全性评估：标准为第三方安全评测机构提供了权威依据。评估人员可以依据标准中的安全模型、协议规范，对特定SMPC产品的安全健壮性进行科学、公正的测试与认证。5.推动技术演进：标准化不是终点，而是技术创新的催化剂。该标准将学术界的成熟研究成果固化为行业规范，同时为更前沿的技术（如全同态加密、可验证计算）的标准化提供了可借鉴的框架。五、主要参与单位（示例）—以中国电子技术标准化研究院为例在中国，信息安全标准化工作得到了国家的大力支持，众多科研院所和企业积极参与ISO/IECJTC1/SC27的工作。以下以中国电子技术标准化研究院（简称“电子标准院”）为例，介绍其在推动ISO/IEC4922标准研制中的作用。单位简介：中国电子技术标准化研究院（CESI）创建于1963年，是工业和信息化部直属的标准化专业研究机构，也是国家标准化管理委员会授权的国内唯一电子信息技术标准化权威机构。CESI长期致力于信息技术、信息安全领域的标准研究与制定，是ISO/IECJTC1/SC27的国内技术对口单位，组织并代表中国专家深度参与国际网络安全标准化活动。在该标准中的贡献：1.统筹协调与需求输入：作为国内对口单位，CESI负责牵头组织国内相关企事业单位（如蚂蚁集团、华为、华控清交等）和高校（如清华大学、中国科学院）的专家，共同研究基于秘密共享的SMPC技术在国内金融、政务等场景中的实际需求。将这些来自产业一线的需求翻译、提炼，并提交至ISO/IECJTC1/SC27的国际会议中，确保标准内容能切实解决产业痛点。2.关键技术提案：CESI组织的国内专家团队，针对秘密共享方案中的安全效率平衡、恶意模型下的高效协议、针对特定计算场景（如数据求交集、统计查询）的优化方案等关键技术点，向标准草案提出了多项具有建设性的技术提案。例如，在提高预处理阶段效率方面，国内提出的基于全同态加密生成Beaver三元组的方案，为标准的协议设计提供了重要参考。3.交叉审核与验证：CESI利用其下属的网络安全检测中心，组织对标准草案中的协议进行形式化验证和安全性分析，并搭建测试环境，对提案中的算法进行性能基准测试。这种“写标准”与“验标准”并行的工作模式，极大提升了标准的严谨性和可实施性。4.标准宣贯与推广：标准发布后，CESI迅速组织线上线下宣贯会，编写标准解读材料，帮助国内企业理解和采用新标准。同时，积极推动将该国际标准转化为我国的国家标准（GB/T），使其成为国内司法和监管体系的组成部分，进一步强化了其在数据安全治理中的法律地位。六、结论与展望结论：ISO/IEC4922-2:2024《信息安全——安全的多方计算——第2部分:基于秘密共享的机制》的发布，是全球隐私计算领域标准化进程中的一座里程碑。该标准以严谨、权威的规范，系统性地解决了基于秘密共享的安全多方计算协议的定义、安全模型、构造方法和基本要求。它不仅为产业界提供了可操作的“施工图”，促进了不同系统间的互操作性，也为数据安全合规提供了可靠技术锚点。该标准的成功研制，凝聚了以中国电子技术标准化研究院为代表的全球众多标准组织和专家的智慧，充分体现了国际协作在应对共性技术挑战中的巨大价值。展望：展望未来，安全多方计算标准化工作将向更深、更广的方向发展：1.系列标准的完善：ISO/IEC4922系列的其他部分（如基于混淆电路、同态加密的机制）将陆续推出。同时，配套的API接口标准、性能测试标准、安全评估标准也将提上议程，形成完整的SMPC标准体系。2.与新兴技术的融合：标准将需要应对量子计算带来的挑战，发展抗量子攻击的SMPC协议。同时，SMPC将与区块链、联邦学习、可信执行环境（TEE）等技术更紧密地结合，形成“混合隐私计算”新范式，其标准化也将提