We study the role that privacy-preserving algorithms, which prevent the leakage of specific information about participants, can play in the design of mechanisms for strategic agents, which must encourage players to honestly report information. Specifically, we show that the recent notion of differential privacv, in addition to its own intrinsic virtue, can ensure that participants have limited effect on the outcome of the mechanism, and as a consequence have limited incentive to lie. More precisely, mechanisms with differential privacy are approximate dominant strategy under arbitrary player utility functions, are automatically resilient to coalitions, and easily allow repeatability. We study several special cases of the unlimited supply auction problem, providing new results for digital goods auctions, attribute auctions, and auctions with arbitrary structural constraints on the prices. As an important prelude to developing a privacy-preserving auction mechanism, we introduce and study a generalization of previous privacy work that accommodates the high sensitivity of the auction setting, where a single participant may dramatically alter the optimal fixed price, and a slight change in the offered price may take the revenue from optimal to zero.

/pdf/mechanism-design-via-differential-privacy-z5vjyvpisy.pdf

Mechanism Design via Differential Privacy

A new era of theoretical computer science addresses fundamental problems about auctions, networks, and human behavior.

http://www.maths.lse.ac.uk/Personal/stengel/TEXTE/agt-stengel.pdf

Algorithmic Game Theory

Spectral graph theory is the study of the eigenvalues and eigenvectors of matrices associated with graphs. In this tutorial, we will try to provide some intuition as to why these eigenvectors and eigenvalues have combinatorial significance, and will sitn'ey some of their applications.

/pdf/spectral-graph-theory-and-its-applications-3r848wnqmh.pdf

Spectral Graph Theory and its Applications

Compact and high-speed hardware architectures and logic optimization methods for the AES algorithm Rijndael are described. Encryption and decryption data paths are combined and all arithmetic components are reused. By introducing a new composite field, the S-Box structure is also optimized. An extremely small size of 5.4 Kgates is obtained for a 128-bit key Rijndael circuit using a 0.11-µm CMOS standard cell library. It requires only 0.052 mm2 of area to support both encryption and decryption with 311 Mbps throughput. By making effective use of the SPN parallel feature, the throughput can be boosted up to 2.6 Gbps for a high-speed implementation whose size is 21.3 Kgates.

/pdf/a-compact-rijndael-hardware-architecture-with-s-box-9gulysniid.pdf

A Compact Rijndael Hardware Architecture with S-Box Optimization

Im Jahre 1977 wurde der „Data Encryption Algorithm“ (DEA) vom „National Bureau of Standards“ (NBS, später „National Institute of Standards and Technology“ – NIST) zum amerikanischen Verschlüsselungsstandard für Bundesbehörden erklärt [NBS_77]. 1981 folgte die Verabschiedung der DEA-Spezifikation als ANSI-Standard „DES“ [ANSI_81]. Die Empfehlung des DES als StandardVerschlüsselungsverfahren wurde auf fünf Jahre befristet und 1983, 1988 und 1993 um jeweils weitere fünf Jahre verlängert. Derzeit liegt eine Neufassung des NISTStandards vor [NIST_99], in dem der DES für weitere fünf Jahre übergangsweise zugelassen sein soll, aber die Verwendung von Triple-DES empfohlen wird: eine dreifache Anwendung des DES mit drei verschiedenen Schlüsseln (effektive Schlüssellänge: 168 bit) [NIST_99]. Der DES basiert auf einer von Horst Feistel bei IBM entwickelten Blockchiffre („Lucipher“) mit einer Schlüssellänge von 128 bit. Da die amerikanische „National Security Agency“ (NSA) dafür gesorgt hatte, daß der DES eine Schlüssellänge von lediglich 64 bit besitzt, von denen nur 56 bit relevant sind, und spezielle Substitutionsboxen (den „kryptographischen Kern“ des Verfahrens) erhielt, deren Konstruktionskriterien von der NSA nicht veröffentlicht wurden, war das Verfahren von Beginn an umstritten. Kritiker nahmen an, daß es eine geheime „Trapdoor“ in dem Verfahren gäbe, die der NSA eine OnlineEntschlüsselung auch ohne Kenntnis des Schlüssels erlauben würde. Zwar ließ sich dieser Verdacht nicht erhärten, aber sowohl die Zunahme von Rechenleistung als auch die Parallelisierung von Suchalgorithmen machen heute eine Schlüssellänge von 56 bit zum Sicherheitsrisiko. Zuletzt konnte 1998 mit einer von der „Electronic Frontier Foundation“ (EFF) entwickelten Spezialmaschine mit 1.800 parallel arbeitenden, eigens entwickelten Krypto-Prozessoren ein DES-Schlüssel in einer Rekordzeit von 2,5 Tagen gefunden werden. Um einen Nachfolger für den DES zu finden, kündigte das NIST am 2. Januar 1997 die Suche nach einem „Advanced Encryption Standard“ (AES) an. Ziel dieser Initiative ist, in enger Kooperation mit Forschung und Industrie ein symmetrisches Verschlüsselungsverfahren zu finden, das geeignet ist, bis weit ins 21. Jahrhundert hinein amerikanische Behördendaten wirkungsvoll zu verschlüsseln. Dazu wurde am 12. September 1997 ein offizieller „Call for Algorithm“ ausgeschrieben. An die vorzuschlagenden symmetrischen Verschlüsselungsalgorithmen wurden die folgenden Anforderungen gestellt: nicht-klassifiziert und veröffentlicht, weltweit lizenzfrei verfügbar, effizient implementierbar in Hardund Software, Blockchiffren mit einer Blocklänge von 128 bit sowie Schlüssellängen von 128, 192 und 256 bit unterstützt. Auf der ersten „AES Candidate Conference“ (AES1) veröffentlichte das NIST am 20. August 1998 eine Liste von 15 vorgeschlagenen Algorithmen und forderte die Fachöffentlichkeit zu deren Analyse auf. Die Ergebnisse wurden auf der zweiten „AES Candidate Conference“ (22.-23. März 1999 in Rom, AES2) vorgestellt und unter internationalen Kryptologen diskutiert. Die Kommentierungsphase endete am 15. April 1999. Auf der Basis der eingegangenen Kommentare und Analysen wählte das NIST fünf Kandidaten aus, die es am 9. August 1999 öffentlich bekanntmachte: MARS (IBM) RC6 (RSA Lab.) Rijndael (Daemen, Rijmen) Serpent (Anderson, Biham, Knudsen) Twofish (Schneier, Kelsey, Whiting, Wagner, Hall, Ferguson).

Advanced Encryption Standard (AES).

We explore the use of subfield arithmetic for efficient implementations of Galois Field arithmetic especially in the context of the Rijndael block cipher. Our technique involves mapping field elements to a composite field representation. We describe how to select a representation which minimizes the computation cost of the relevant arithmetic, taking into account the cost of the mapping as well. Our method results in a very compact and fast gate circuit for Rijndael encryption.

In conjunction with bit-slicing techniques applied to newly proposed parallelizable modes of operation, our circuit leads to a high-performance software implementation for Rijndael encryption which offers significant speedup compared to previously reported implementations.

/pdf/efficient-rijndael-encryption-implementation-with-composite-47d65kol61.pdf

Efficient Rijndael Encryption Implementation with Composite Field Arithmetic

We consider the problem of revenue maximization in online auctions, that is, auctions in which bids are received and dealt with one-by-one. In this paper, we demonstrate that results from online learning can be usefully applied in this context, and we derive a new auction for digital goods that achieves a constant competitive ratio with respect to the optimal (oine) xed price revenue. This substantially improves upon the best previously known competitive ratio for this problem of O(exp( p log log h)) [4]. We also apply our techniques to the related problem of designing online posted price mechanisms, in which the seller declares a price for each of a series of buyers, and each buyer either accepts or rejects the good at that price. Despite the relative lack of information in this setting, we show that online learning techniques can be used to obtain results for online posted price mechanisms which are similar to those obtained for online auctions.

/pdf/online-learning-in-online-auctions-1cg6qe480y.pdf

Online learning in online auctions

Efficient rijndael encryption implementation with composite field arithmetic

An embodiment of the invention provides a method of managing a cluster of networked resources and resource groups using rule-based constraints. This method includes the step of building a globally optimal cluster configuration of the resources in accordance with the rule-based constraints and a current state of the resources, including identifying for each of the resources and resource groups an availability and quality of service, which are determined by dependencies among the resources and resource groups, resource equivalency, constraints on the resources and network policies. The method comprises the further steps of bringing the cluster of resources on-line in a systematic manner, given the current state of each of the resources and resource groups; and with the cluster of networked resources on-line, determining dynamic dependencies of and configuration infomration about the cluster of resources (i) statically at defined times and (ii) dynamically during cluster operation.

Vijay Kumar

Papers

Efficient Rijndael Encryption Implementation with Composite Field Arithmetic

Online learning in online auctions

Online learning in online auctions

Efficient rijndael encryption implementation with composite field arithmetic

Managing a cluster of networked resources and resource groups using rule - base constraints in a scalable clustering environment