Contributions to Mental Poker

Les xarxes d'ordinadors i especialment Internet han permès que algunes activitats comuns com per exemple comprar o jugar es puguin fer de forma remota (e-shopping i e-gambling). El joc del poker a través d'una xarxa de computadors es coneix com mental poker. Mantenir la operativa del joc al mateix temps que es garanteixes els mateixos estàndards de seguretat, imparcialitat i auditoria que ofereixen els casinos en el poker tradicional és un problema complex. Els aspectes més importants a tenir en compte quan es dissenya un protocol de mental poker són els següents: la funcionalitat del joc, la seguretat, i els costos computacionals y de comunicació. Les propostes en la literatura normalment es centren únicament en els dos primers punts. Això fa difícil saber quina de les propostes és més eficient garantitzant la mateixa funcionalitat i seguretat. La tesi comença amb un anàlisi formal dels costos de les principals propostes en la literatura. El anàlisi no es limita als costos, sinó que estudia la seguretat de cada proposta, de fet, el nostre estudi va detectar una debilitat important en un dels protocols comparats. L'atac es presenta en un capítol separat desprès de l'anàlisi comparatiu global. Els tres capítols següents de la tesi presenten tres nous protocols que milloren les propostes de la literatura en diferents aspectes. La primera proposta pertany a la família de protocols sense TTP i que no preserven la confidencialitat de l'estratègia dels jugadors. La segona proposta és unprotocol sense TTP que preserva la confidencialitat de l'estratègia dels jugadors. El protocolredueix el cost computacional de manera que els jugadors realitzen menys operacionsmatemàtiques. La tercera proposta presenta una nova funcionalitat que normalment no ofereixen els protocols en la literatura, que és la tolerància a l'abandó de jugadors. És a dir, els jugadors poden continuar jugant malgrat alguns jugadors abandonin el jocal mig de la partida.Las redes de ordenadores y especialmente Internet han permitido que algunas actividades comunes como por ejemplo comprar o jugar se puedan hacer de forma remota (e-shopping y e-gamgling). El juego del poker a través de una red de ordenador es conocido como mental poker. Mantener la operativa del juego al mismo tiempo que se garantizan los mismos estándares de seguridad, imparcialidad y auditoria que ofrecen los casinos para el pokertradicional es un problema complejo. Los aspectos más importantes a tener en cuenta cuando se diseña un protocolo de mental poker son los siguientes: la funcionalidad del juego, la seguridad, y los costes computacionales y de comunicación. Las propuestas en la literatura normalmente se centran únicamente en los dos primeros puntos. Esto hace difícil saber cual de las propuestas es más eficiente garantizando la misma funcionalidad y seguridad. La tesis empieza con un análisis formal de los costes de las principales propuestas en la literatura. El análisis no se limita a los costes, sino que analiza la seguridad de cada propuesta, de hecho, nuestro estudio detectó una importante debilidad en uno de los protocolos comparados. El ataque es presentado en un capítulo separado después del análisis comparativo global. Los tres capítulos siguientes de la tesis presentan tres nuevos protocolos que mejoran las propuestas en la literatura en diferentes aspectos. La primera propuesta pertenece a la familia de protocolos sin TTP y que no preservan la confidencialidad de la estrategia de los jugadores. La segunda propuesta es un protocolo sin TTP que preserva la confidencialidad de la estrategia de los jugadores. El protocolo reduce el coste computacional de manera que los jugadores realizan menos operaciones matemáticas. La tercera propuesta presenta una nueva funcionalidad que normalmente no ofrecen los protocolos en la literatura, que es la tolerancia al abandono de los jugadores. Es decir, los jugadores pueden continuar jugando aunque algunos jugadores abandonen el juego en medio de la partida.Computer networks and especially the Internet have allowed some common activities such as shopping or gambling to become remote (e-shopping and e-gambling). The poker game played over a network is known as mental poker. The problem with mental poker is the difficulty of keeping it practical while guaranteeing the same standards of security, fairness and auditability offered by standard casinos for physical poker. The important aspects to take into account when designing mental poker protocols are: functionality, security, and computational and communication cost. Proposals in the literature usually focus on the first two items only. This makes comparisons difficult. This thesis starts with a formal cost analysis of the main proposals in the literature. The analysis is not limited to costs, though; security is also analyzed and, in fact, our study detected a fundamental weakness in one of the compared mental poker protocols. The attack is presented in a separate chapter after the global comparative analysis. The three following chapters of this thesis present three new protocols that enhance the proposals in the literature in different ways. The first proposal belongs to the family of TTP-free protocols and does not preserve the confidentiality of player strategies; it reduces the computational cost by avoiding the use of zeroknowledge proofs. The second proposal is TTP-free, preserves the confidentiality of player strategies and reduces the computational cost by requiring players to perform less mathematical operations. The third proposal addresses a novel functionality usually not offered in the literature, namely player dropout tolerance, i.e. the ability to continue the game even if some players leave it