Designing secure and fair protocols with Bitcoin

Τσουβελεκάκης, Αιμίλιος; Tsouvelekakis, Aimilios

dc.contributor.author	Τσουβελεκάκης, Αιμίλιος	el
dc.contributor.author	Tsouvelekakis, Aimilios	en
dc.date.accessioned	2017-02-16T10:24:31Z
dc.date.available	2017-02-16T10:24:31Z
dc.date.issued	2017-02-16
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44375
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13889
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Bitcoin	en
dc.subject	Secure multiparty computation	en
dc.subject	E-voting	en
dc.subject	Decentralized systems	en
dc.subject	Fair exchange	en
dc.subject	Ασφαλείς υπολογισμοί	el
dc.subject	Αποκεντρωμένα συστήματα	el
dc.subject	Ηλεκτρονικές ψηφοφορίες	el
dc.subject	Δίκαιη ανταλλαγή	el
dc.title	Designing secure and fair protocols with Bitcoin	en
dc.title	Σχεδιασμός ασφαλών και δίκαιων πρωτοκόλλων με το Bitcoin	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Computer science	en
heal.classification	Cryptography	en
heal.classification	Κρυπτογραφία	el
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-11
heal.abstract	Το ενδιαφέρον για το Bitcoin και τα υπολοιπα ψηφιακά κρυπτό-νομίσματα έχει παρουσιάσει αύξηση τα τελευταία χρόνια. Το Bitcoin είναι το πρώτο αποκεντρωμένο ψηφιακό κρύπτο-νόμισμα και το πιο δημοφιλές σε χρήση. Το συντακτικό του συστήματος συναλλαγών του Bitcoin μας επιτρέπει να δημιουργήσουμε έξυπνα συμβόλαια στα οποία η μεταφορά χρημάτων μπορεί να επιτευχθεί αυτόματα, αφού επιτευχθούν συγκεκριμένες προϋποθέσεις. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία παρουσιάζεται το P2P δίκτυο του Bitcoin μελετώντας τους κόμβους, τις ανταλλαγές μηνυμάτων, τις συναλλαγές, τα block και τα script. Στο υπόλοιπο μέρος της εργασίας, επικεντρωνόμαστε σε πρωτόκολλα ασφαλών υπολογισμών και βρίσκουμε τρόπους να εξαναγκάσουμε τη δικαιοσύνη σε περιβάλλον 2 παικτών ή Ν παικτών. Παρουσιάζονται πρωτόκολλα τα οποία έχουν εφαρμογή σε λοτταρίες, ασφαλείς υπολογισμούς, επαληθεύσιμους υπολογισμούς και σε ηλεκτρονικές ψηφοφορίες. Επεκτείνουμε κάποιες από τις προαναφερθείσες λειτουργίες που υπάρχουν στη βιβλιογραφία ώστε να πετύχουμε καλύτερη πολυπλοκότητα στο πρωτόκολλο ηλεκτρονικής ψηφοφορίας που έχει ήδη προταθεί και προτείνουμε ένα πρωτόκολλο το οποίο είναι αποκεντρωμένο και δε βασίζεται σε επικοινωνία των ψηφοφόρων μέσω ιδιωτικών καναλιών. Το πρώτο μέρος είναι ένας πρόλογος σε αυτή την εργασία. Το δεύτερο μέρος επικεντρώνεται στο δίκτυο Bitcoin. Αρχικά, παρουσίαζουμε βασικές αρχές κρυπτογραφίας που χρησιμοποιούνται στο Bitcoin και μελετάμε την ανταλλαγή μηνυμάτων μεταξύ των κόμβων. Στη συνέχεια, επικετρωνόμαστε στις βασικές λειτουργίες οι οποίες είναι οι συναλλαγές και τα block. Επιπροσθέτως, μελετούμε τα Bitcoin Scripts τα οποία είναι χρήσιμα για την κατασκευή έξυπνων συμβολαίων. Το τρίτο μέρος είναι αφιερω- μένο στους ασφαλείς υπολογισμούς και στην κατασκευή τέτοιων πρωτόκολλων στο μοντέλο τιμωρίας. Αναλύουμε πρωτόκολλα κρυπτογραφίας τα οποία θα χρησιμοποιηθούν αργότερα στην εργασία για την κατασκευή πρωτόκολλων ασφαλών υπολογισμών. Στα επόμενα 2 κεφάλαια εστιάζουμε σε εφαρμογές ασφαλών υπολογισμών μέσω Bitcoin. Στο τελευταίο κεφάλαιο μελετάμε πρωτόκολλα ηλεκτρονικής ψηφοφορίας και προτείνουμε το δικό μας πρωτόκολλο. Το τέταρτο μέρος αποτελεί τον επίλογο με τα συμπεράσματα και προεκτάσεις για μελλοντική εργασία.	el
heal.abstract	There has been an increasing interest in Bitcoin and other crypto-currencies the past few years. Bitcoin is the first decentralized crypto-currency that is currently by far the most popular one in use. The bitcoin transaction syntax is expressive enough to setup smart contracts whose fund transfer can be enforced automatically, after specified conditions are met. This thesis studies the Bitcoin Peer to Peer (P2P) network and focuses on nodes, messages exchange, transactions, blocks and scripts. The rest of the thesis, is focused on secure multiparty computation and ways to enforce fairness in the two-party or multi-party setting. Several different protocols are presented which target specific applications like lottery, secure computation, verifiable computation and e-voting. We extend some of the aforementioned functionalities that exist in bibliography in order to achieve better complexity for the e-voting protocol already proposed and we propose our protocol which is decentralized and does not make use of any private channels among the voters. The first part is a small introduction to this thesis. The second part focuses on the Bitcoin Network. At first, we present some basic cryptographic primitives that are used in Bitcoin. Then we focus on the network part of Bitcoin and the messages exchanged between peers. Afterwards, we focus on the core functionalities of Bitcoin which are transactions and blocks and occupy with Bitcoin Scripts as which are useful for constructing smart contracts. The third part is devoted to secure computation and how we can build up protocols for secure computation in the penalty model. We analyze cryptographic schemes which will be used later in this thesis for constructing securecomputation protocols. In the next two chapters we focus on applications of secure computation via Bitcoin. In the last chapter of this part, we study electronic voting protocols and we propose our own protocol. The fourth and last part of this thesis, is a conclusion and provides directions for future work.	en
heal.advisorName	Φωτάκης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Κιαγιάς, Άγγελος	el
heal.committeeMemberName	Παγουρτζής, Αριστείδης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	117 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true