Implementing e-auctions with sharemind MTAT Research Seminar in Cryptography Md.Sadek Ferdous

Outline Introduction Type of auction Problems with the traditional auction Electronic Auctions Proposed Solution Conclusion

Introduction Auction is a flexible trading method based on competition. 探討電子式拍賣的安全性與常見的議題

Outline Introduction Type of auction Problems with the traditional auction Electronic Auctions Proposed Solution Conclusion

Open cry auction( 公開競價拍賣 ) English auction( 英國式 )

Open cry auction( 公開競價拍賣 ) Dutch auction( 荷蘭式 )

Sealed bid auction( 密封式競價拍賣 ) Sealed first priced auction ( 密封第一次競價拍賣 )

Sealed bid auction( 密封式競價拍賣 ) Vickrey auction

Multi-item auction( 多物品拍賣 ) Discriminative auction( 區分式拍賣 )

Multi-item auction( 多物品拍賣 ) Non-discriminate auction ( 不區分式拍賣 )

Multi-item auction( 多物品拍賣 ) Combinatorial auction( 組合式拍賣 )

Multi-item auction( 多物品拍賣 ) Walrasian auction

All pay auction( 標會 )

Buyout auction( 買斷 ) Permanent( 永久式 )

Buyout auction( 買斷 ) Temporary( 臨時式 )

No-reserve auction( 不預定式拍買 )

Reserve auction( 預定式拍賣 )

Reverse auction( 反轉式拍賣 )

Round robin auction

Outline Introduction Type of auction Problems with the traditional auction Electronic Auctions Proposed Solution Conclusion

Bid shielding

Collusion( 共謀 )

Bid schilling

Bid sniping

Bid siphoning

Misrepresented or non-existent items

Outline Introduction Type of auction Problems with the traditional auction Electronic Auctions Proposed Solution Conclusion

Advantage No time constraint( 無時間限制 ) No geographical constraint( 無地點限制 ) Potentially large number of sellers and buys( 潛在地大量賣家與買家 )

Challenge Mode of payment( 付款模式 ) Fraudulency( 詐欺 ) Posting winning item( 得標物品傳送 ) Dependability and security( 可靠性與安全性 ) Guarding against problems of traditional auction( 預防傳統拍賣問題 ) The bidding process as a whole( 競價過程是 整體性 )

Auction process(1/2) Initialization( 初始 )  拍賣商或是線上拍賣管理者設定以下資訊並公 開：預拍賣物品清單、先訂好的規則與期限。 Bidder registration( 買家登記 )  有人想要參與競價時必須註冊登記，此時他必 須提供個人資料，用這作為付款依據。這步驟用 來確保只有有效的買家才能參與競價過程。

Auction process(2/2) Bidding( 競價 )  在這階段，有效的買家可以對物品出價。拍賣商 檢查其有效性，也要確定是否遵守競價規則，如果 所有要求達成，這競價價格就被接受。 Winner determination( 決定得標者 )  根據競價方針，能在任何時間或是期限之後決定 得標者。這個過程，拍賣商要相當關鍵且保證公平， 這必須要公開驗證。

Security considerations of online auction(1/3) Unforgeability( 非偽造性 )  每個買家應該是自然且獨特，這樣不會被其他 買家所偽裝。 Non-repudiation( 不可否認性 )  我們必須確保買家的競價是不可否認的，這樣 當買家得標後不會拒絕這次交易。

Security considerations of online auction(2/3) Anonymity( 匿名性 )  在競價價格與買家之間不能是線性相關。 Public verifiability( 公開驗證 )  所有競價必須要公開驗證，讓任何買家都能遵循 在拍賣協定中檢查競價。這樣不僅能保有有效性且 能讓其他買家確認得標者。

Security considerations of online auction(3/3) Robustness( 堅實性 )  拍賣系統必須不受違法競價與無效買家所影響。 Efficiency( 效率性 )  Time complexity 包含檢查有效的競價與買家、決 定得標者、註冊等等。 Fairness( 公平性 )  所有競價與買家的優勢必須相同。

Design issues(1/2) Trust issue  協定設計依賴拍賣商的可信賴度。如果假設拍 賣商是可信賴的，那麼一些問題就解決了，但是 仍有幾個問題。所以總是有理由的假設拍賣商是 不可信賴的且協定的設計要在這假設之下，這樣 能透過 TTP 來協商，才能信任。

Design issues(2/2) Anonymity issue  競價價格與買家不能有線性關係，這樣才有高等 級的公平性。兩個團體的群體簽章，能達成匿名性。 Bid authentication issue  每筆競價必須有確切的認證，才不會被無效的買 家出價。群體簽章也能達成。

Outline Introduction Type of auction Problems with the traditional auction Electronic Auctions Proposed Solution Conclusion

Sharemind(1/2) Secret Sharing 的技術 必須要所有 Share 有效，才能把 Secret 還原 由 miner node 與 controller node 所組成

Sharemind(2/2) Controller 1 Controller 2 Controller n Miner 1 Data Base Stack Data Base Stack Data Base Stack

The parties of E-Auction(1/2) Auctioneer  建立一個拍賣並公開。提供一個臨時的 token 給 每一個獨立的買家。 Bidder  任何一個對這拍賣有興趣想參與的人。 Registrar  註冊每一個有效的買家，並提供 secret key 給買 家使用。

The parties of E-Auction(2/2) Miners  執行匿名計算並對競價資料作 data mining algorithm 。也能驗證競價資料的有效性。 Controller  提供 interface 在買家跟 miner 之間。每一筆買家的 競價由 miner 核可後送到 controller 。也在競價資料 上簽名做為買家的代表。

Auction step - Initialization 拍賣商建立一個拍賣，並公開。 Registrar 設定 group certificate 。

Auction step - Registration 想要參與的買家必須註冊。他產生他自己的 公密鑰對。買家寄訊息給拍賣商，拍賣商給 買家 token 。 買家用接收到的 token 與 registrar 溝通。驗證 token ， registrar 發 identity 與 group certificate 給買家。買家把公鑰給 registrar 。

Auction step – Bidding(1/2) 每一筆競價資料都送到 controller ， controller 用買家的 private key 對競價資料簽章並切成 3 份 share ，每份 share 都用 group certificate 所 產生的 group signature 簽章。用 private key 簽章能增加競價的驗證性；群簽則是增加匿 名性。

Auction step – Bidding(2/2) 3 份 share 分別寄給不同的 miner 。每個 miner 用 group public key 對 share 驗證其有效性，並儲 存到自己的 database 。由於 group signature 的 unlikable 特性，對任何的 miner 都不可能知道 每筆 share 跟買家之間的關聯。 拍賣期間結束， miner 決定最高競價並把競價 與對應的簽章寄給拍賣商。

Auction step - Winner Determination(1/2) 拍賣商公開得標價，並詢問得標者的 identity 得標者回應他的 identity 並在對應的競價資料 簽章。 拍賣商與 registrar 溝通，來取得 public key 與 identity 有關聯的 token

Auction step - Winner Determination(2/2) 拍賣商驗證簽章是否跟競價資料簽章符合。 如果符合，拍賣商公開得標者 identity 如果有多筆相同競價資料或是多個得標者， 將進行第二回合的拍賣，但是不用執行 registration phase

Outline Introduction Type of auction Problems with the traditional auction Electronic Auctions Proposed Solution Conclusion

利用 Sharemind 跟群簽的組合來實作電子拍賣 只有 Sealed bid auction( 密封式競價拍賣 ) 才有 價值，希望能發展其他形式的拍賣。