Privacy Preserving Cryptographic Protocols for Secure Heterogeneous Networks

Disertační práce se zabývá kryptografickými protokoly poskytující ochranu soukromí, které jsou určeny pro zabezpečení komunikačních a informačních systémů tvořících heterogenní sítě. Práce se zaměřuje především na možnosti využití nekonvenčních kryptografických prostředků, které poskytují rozšířené bezpečnostní požadavky, jako je například ochrana soukromí uživatelů komunikačního systému. V práci je stanovena výpočetní náročnost kryptografických a matematických primitiv na různých zařízeních, které se podílí na zabezpečení heterogenní sítě. Hlavní cíle práce se zaměřují na návrh pokročilých kryptografických protokolů poskytujících ochranu soukromí. V práci jsou navrženy celkově tři protokoly, které využívají skupinových podpisů založených na bilineárním párování pro zajištění ochrany soukromí uživatelů. Tyto navržené protokoly zajišťují ochranu soukromí a nepopiratelnost po celou dobu datové komunikace spolu s autentizací a integritou přenášených zpráv. Pro navýšení výkonnosti navržených protokolů je využito optimalizačních technik, např. dávkového ověřování, tak aby protokoly byly praktické i pro heterogenní sítě.The dissertation thesis deals with privacy-preserving cryptographic protocols for secure communication and information systems forming heterogeneous networks. The thesis focuses on the possibilities of using non-conventional cryptographic primitives that provide enhanced security features, such as the protection of user privacy in communication systems. In the dissertation, the performance of cryptographic and mathematic primitives on various devices that participate in the security of heterogeneous networks is evaluated. The main objectives of the thesis focus on the design of advanced privacy-preserving cryptographic protocols. There are three designed protocols which use pairing-based group signatures to ensure user privacy. These proposals ensure the protection of user privacy together with the authentication, integrity and non-repudiation of transmitted messages during communication. The protocols employ the optimization techniques such as batch verification to increase their performance and become more practical in heterogeneous networks.