پیاده سازی محاسبات چند جانبه ایمن (SMPC) با NodeJs: راهنمای عملی

معرفی

در چشم انداز دیجیتال مدرن، حریم خصوصی و امنیت از اهمیت بالایی برخوردار است. محاسبات ایمن چند طرفه (SMPC) یک پروتکل رمزنگاری است که به چندین طرف اجازه می دهد تا به طور مشترک یک تابع را روی ورودی های خود محاسبه کنند و در عین حال آن ورودی ها را خصوصی نگه دارند. این فناوری کاربردهای گسترده ای دارد، از جمله تجزیه و تحلیل داده های حفظ حریم خصوصی و سیستم های رای گیری ایمن. در این وبلاگ، نحوه پیاده‌سازی SMPC با استفاده از Node.js را بررسی خواهیم کرد و با مثال‌های واقعی، درک آن را ساده و آسان می‌کنیم.

محاسبات چند جانبه ایمن (SMPC) چیست؟
SMPC زیرشاخه ای از رمزنگاری است که به طرفین امکان می دهد تا به طور مشترک یک تابع را روی ورودی های خود محاسبه کنند بدون اینکه آن ورودی ها را برای یکدیگر آشکار کنند. هدف این است که اطمینان حاصل شود که هیچ یک از طرفین نمی توانند چیزی در مورد ورودی های طرف های دیگر فراتر از آنچه می توان از ورودی و خروجی خود استنباط کرد، بیاموزد.

چرا از SMPC استفاده کنیم؟

حریم خصوصی: تضمین می کند که داده های حساس محرمانه باقی می مانند.
امنیت: از دسترسی غیرمجاز و دستکاری جلوگیری می کند.
همکاری: همکاری ایمن بین نهادها را بدون نیاز به اشتراک گذاری داده های خام فعال می کند.

مشکلات حل شده با به اشتراک گذاری مخفیانه

به اشتراک گذاری مخفی به چندین مسئله حیاتی می پردازد:

1. محرمانه بودن داده ها: با تقسیم یک راز به اشتراک‌گذاری‌های متعدد، اشتراک‌گذاری مخفی تضمین می‌کند که هیچ یک از شرکت‌کنندگان اطلاعات کافی برای بازسازی راز را در اختیار ندارند. این از دسترسی غیرمجاز به داده های حساس جلوگیری می کند.

2. تحمل خطا: اشتراک مخفی می تواند به گونه ای طراحی شود که از بین رفتن برخی از سهام مانع از بازسازی راز نشود. این به استحکام سیستم می افزاید.

3. اعتماد توزیع شده: به جای اعتماد به یک موجودیت واحد، اشتراک مخفی اعتماد را بین چندین شرکت کننده توزیع می کند. این خطر یک نقطه شکست یا فساد را کاهش می دهد.

مثال بدون اشتراک گذاری مخفی: آسیب پذیری های امنیتی

سناریویی را تصور کنید که در آن چندین شرکت باید به طور مشترک داده های فروش ترکیبی خود را برای شناسایی روندهای بازار تجزیه و تحلیل کنند. بدون اشتراک‌گذاری مخفی، ممکن است وسوسه شوند که داده‌های خام فروش خود را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. این رویکرد دارای چندین آسیب پذیری امنیتی است:

1. قرار گرفتن در معرض داده ها: به اشتراک گذاری داده های خام اطلاعات حساس را در معرض دید قرار می دهد. یک شخص مخرب می تواند از این داده ها برای مزیت رقابتی سوء استفاده کند یا آن را به اشخاص ثالث بفروشد.

2. تنها نقطه شکست: اگر یک شرکت نتواند از داده های مشترک محافظت کند، کل مجموعه داده در معرض خطر قرار می گیرد. یک رخنه امنیتی در یک شرکت می‌تواند اطلاعات همه شرکت‌کنندگان را افشا کند.

3. عدم پاسخگویی: این چالش برانگیز است که اطمینان حاصل شود که همه طرف ها داده ها را به طور ایمن و مسئولانه مدیریت می کنند. سوءمدیریت یا قصد سوء توسط یک شرکت کننده می تواند کل همکاری را به خطر بیندازد.

شروع کار با SMPC در Node.js

ما از کتابخانه اشتراک‌گذاری مخفی استفاده خواهیم کرد، که اجرای SMPC را در جاوا اسکریپت ساده می‌کند. این کتابخانه ابزارهایی برای به اشتراک گذاری و بازسازی مخفی ارائه می دهد.

مرحله 1: تنظیم محیط

ابتدا، اجازه دهید یک محیط اصلی Node.js را راه اندازی کنیم.

1. Node.js را نصب کنید: اگر قبلاً این کار را نکرده اید، Node.js را از nodejs.org دانلود و نصب کنید

2. راه اندازی یک پروژه: یک دایرکتوری جدید برای پروژه خود ایجاد کنید و یک پروژه Node.js جدید را مقداردهی اولیه کنید.

mkdir smpc-nodejs
cd smpc-nodejs
npm init -y

3. کتابخانه مخفی اشتراک گذاری را نصب کنید:

npm install secret-sharing

مرحله 2: اجرای به اشتراک گذاری مخفی

به اشتراک گذاری مخفی روشی است که در SMPC برای تقسیم یک راز به چندین بخش (اشتراک) استفاده می شود، که سپس بین شرکت کنندگان توزیع می شود. فقط زیر مجموعه ای از این سهام برای بازسازی راز اصلی مورد نیاز است.

در اینجا یک مثال ساده از اشتراک گذاری مخفی در جاوا اسکریپت آورده شده است:

const secretSharing = require('secret-sharing');

// Define the secret and number of shares
const secret = "mySuperSecret";
const numberOfShares = 5;
const threshold = 3; // Number of shares needed to reconstruct the secret

// Generate the shares
const shares = secretSharing.share(secret, numberOfShares, threshold);

console.log("Generated Shares:");
console.log(shares);

مرحله 3: بازسازی راز

برای بازسازی راز، حداقل به تعداد آستانه سهام نیاز دارید.

// Assume we have received 3 shares
const receivedShares = shares.slice(0, threshold);

// Reconstruct the secret
const reconstructedSecret = secretSharing.combine(receivedShares);

console.log("Reconstructed Secret:");
console.log(reconstructedSecret);

مرحله 4: مثال در دنیای واقعی – سیستم رای گیری امن

بیایید یک سیستم رای گیری ایمن ساده با استفاده از SMPC بسازیم. در این مثال، هر یک از شرکت‌کنندگان رای خود را به صندوق می‌اندازند و آمار نهایی بدون آشکار کردن آرای فردی محاسبه می‌شود.

1. اشتراک رای:

const votes = ["A", "B", "A", "C", "A"];
const voteShares = votes.map(vote => secretSharing.share(vote, numberOfShares, threshold));

console.log("Vote Shares:");
console.log(voteShares);

*2. ایمن تالیین *

// Collect shares from participants
const collectedShares = voteShares.map(shares => shares.slice(0, threshold));

// Reconstruct votes
const reconstructedVotes = collectedShares.map(shares => secretSharing.combine(shares));

// Count votes
const voteCount = reconstructedVotes.reduce((acc, vote) => {
    acc[vote] = (acc[vote] || 0) + 1;
    return acc;
}, {});

console.log("Vote Count:");
console.log(voteCount);

نتیجه

پیاده سازی SMPC در Node.js می تواند حریم خصوصی و امنیت برنامه های شما را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. با استفاده از کتابخانه اشتراک‌گذاری راز، نحوه انجام اشتراک‌گذاری راز، بازسازی اسرار و ساخت یک سیستم رای گیری ایمن ساده را نشان داده‌ایم. همانطور که نگرانی‌های مربوط به حفظ حریم خصوصی داده‌ها همچنان در حال افزایش است، استفاده از SMPC در پروژه‌های شما می‌تواند راه‌حل‌های قوی برای محافظت از اطلاعات حساس ارائه دهد.

با من ارتباط برقرار کن

اگر از این وبلاگ لذت بردید و می خواهید در مورد امنیت و عملکرد جاوا اسکریپت بیشتر بدانید، من را در Dev.io دنبال کنید.

کد نویسی مبارک!