\emph{Threshold aggregation} reporting systems collect measurements sent by clients and reveal clusters of data of size $\kappa$, while keeping smaller clusters private. In practice and research, existing reporting systems incur significant implementation hurdles, including: i) usage of trusted servers and hardware; ii) making unrealistic compromises in provided functionality; iii) requiring complex and expensive coordination between clients to ensure records are not identifying; and iv) are costly in terms of computation, network use, or both. In this work, we present \textsf{STAR} (Distributed Secret Sharing for Threshold Aggregation Reporting): a highly efficient protocol allowing secure threshold aggregation of collected data by untrusted entities, using techniques taken from $\kappa$-out-of-$n$ threshold secret sharing. We propose a two-server model that categorically improves on trust assumptions made in prior work, requiring only a single-server to perform aggregation, and with leakage that can be eliminated at higher application layers. In terms of performance, server-side aggregation takes only $20$ seconds for messages received from $1,000,000$ clients, with per-client communication as small as 233 bytes, and no client-to-client interaction. Additionally, \textsf{STAR}{} is extensible in allowing arbitrary additional data to be sent with each message, which is only revealed if the threshold check is satisfied. Finally, a single-server variant of \textsf{STAR}, known as \textsf{STARLite}, can be used for high-entropy client input distributions. In order to construct \textsf{STAR}, we develop novel cryptographic contributions in defining and constructing \emph{puncturable} partially oblivious PRF (PPOPRF) protocols, which we expect to be useful in wider applications.


翻译:{emph{{treshold gunt} 报告系统收集客户发送的测量数据,并披露规模为$\kappa$的一组数据,同时保持较小的组群。在实践和研究中,现有报告系统存在重大的执行障碍,包括:(一) 使用可信赖的服务器和硬件;(二) 在所提供的功能中作出不切实际的妥协;(三) 要求客户之间复杂和昂贵的协调,以确保记录不被识别;以及(四) 在计算、网络使用或两者方面费用昂贵。在这项工作中,我们提供了\textf{STAR}(为阈值聚合分配秘密共享数据 ) :一个高效的协议,允许不受信任的实体对所收集的数据进行安全的阈值汇总,包括:(一)kaptappa$-out$-t$n$mlg;(二) 在先前的工作中,我们提议一个完全改进信任假设的两套服务器模式,只需要一个单一服务器来进行汇总,而在更高的应用层中可以消除渗漏。(在业绩中,服务器与每台接收的信息只有20万美元,每个客户的端端端端端对客户的端端端数据进行存储。

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