Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

37
Universal Payment Systems Silvio Micali Ron Rivest

Transcript of Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Page 1: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Universal Payment Systems

Silvio Micali Ron Rivest

Page 2: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

History of Money

Barter

(abridged)

?No

thanks!No

thanks!

Page 3: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Bartergold bars

History of Money

(abridged)

Page 4: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

History of Money

Bartergold barsCOINS (Lydians 640 B.C. )

(abridged)

Page 5: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

History of Money

Bartergold barsCOINS Checks

(abridged)

Silvio $1MNow!

Yandexseminar

Page 6: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

History of Money

Bartergold barsCOINS ChecksCredit cards

(abridged)

Page 7: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

History of Money

Bartergold barsCOINS ChecksCredit cards

(abridged)

Micali & Rivest’s Universal Cash

Page 8: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Why Universal Cash? Because � $Ts in Cash Payments < $5 � Must be convenient, electronic, and secure in all applications� Must enables all payments

� Must work with all merchants

Page 9: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

What and Where� Web download

– Music (even streaming)

� Mobile phone– Map– Ringtones

� Physical POS– Vending machine

In your phone, everywhere

Page 10: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Challenges� Processing Cost

� Customer Care

Typical processing fee: > $0.10 + 2.5%

“Live” customer service: $5 to $10 per incident

Chargeback fees: $15 to $30 per incident

Page 11: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

HOW?

� Aggregation

� + easy of use, etc. etc. etc.

many Micro ⇒ 1 Macro

many Small ⇒ 1 Big

Page 12: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

1st APPROACH: No Aggregation

Alice

BillCostly!

Bank 1Bank 2

Page 13: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Costly Example 1: Electronic Checks

SIGAlice(I will pay $1 to E-Tunes; date: November 14, 2012)

Page 14: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

(Much More) Costly Example 2: Chaum’s Digital Cash

Page 15: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Alice

Bill Limited usefulness!Example 1: PayworldExample 2: Millicent

Bank 1Bank 2

2nd APPROACH: Single-Merchant Aggregation

Page 16: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

RIGHT APPROACH: Universal Aggregation

Payments aggregated from ALL consumers, ALL merchants, ALL PSP’s

in any combination.

Dramatically reduces processing cost, independent of spending patterns!

Page 17: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

MR Technology

� Bank processes only 1 out of 100 payments (on average)

� Process is FAIR to all parties

� NO INTERACTION, Great Efficiency

� Cures the common cold, Etc.

Reduces Cost by a factor of

10, 20, 100, … x

Page 18: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Generic Payment Framework

Consumer Merchant

Authori-zation Deposit(s)

Merchant PSP

Consumer PSP Settlement

Payment(s)

& Billing

processor

Page 19: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Simplifying:

User U Merchant M

Bank B

Page 20: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

MR Solution (High-Level)

99/100

disappears

We determine:� Which payments are processed� How users gets charged

So that:� User, merchant and bank cannot cheat� Fair to user always (never overcharged)� Fair to merchant and bank on average

If true:100 Transactions at Cost of 1

BANK OFFLINE

1/100

$10

HOW?

Page 21: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

99/100

Ignore it

1/100

In Heaven…

Let us make Heaven on Hearth!

“10 cents”

$10

Spent so far

Page 22: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Physical Solution Warm Up:

Scratch-and-win checks

(Then Digital Methods)

Look at me(no slides for this)

0th Method

Page 23: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Digital Signatures= (Gen,Sig,Ver)

Gen PK public verification key

SK secret signing key

SKm sSig

Fast algorithms

Ver

mPK No

Yess’

??

Sig(m) unpredictabe without SK

Page 24: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

1. Digital Signatures

• Generate SK, PK• Keep secret SK and Publicize PK• Only you can sign your own messages• Every one can verify your signatures

SK

2. Smart Card

Ingredients

Page 25: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

SIG = Dig.Sig. = secret & unpredictable function

CertU SU=SIGU(j,T)SIGM(SU)

1/100

SU,SM

Verify, Pay $10, Debit j dimes or

(Revoke, Refuse & Prove why not)

CertUSKU

U M

99/100

$.10 fixed!

00?

=

= …XY = SM

T = transaction = (U, M, B, item, $, time, …)

j = U’s check serial number: 1,2,3,…

1st Method

B

Page 27: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

CertU S2U=SIGU(2,T2)

00?

=

SIGM2(S2U) = …31 = SM2CertUSKU

U M2

1st Method

Action!

Page 28: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

CertU S120U=SIGU(120,T120)

00?

=

SIGM120(S120U) = …00 = SM120

S120U,SM120

BVerify, Pay $10, Debit j dimes or

(Revoke, Refuse & Prove why not)

CertUSKU

U M120

1st Method

Action!

Page 29: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

MR at a glance� Aggregation: Universal� User-fairness: Fair� Customer Care: Automatic� PSP involvement: Off-line� Computation: Local� Interaction: None (e.g. anti-spam, routing)� Easy of Use: Transparent (to user)� Anonymity: 99% (For Free!)

Page 30: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Details� Variable-Size Payments� Revenue Variance� Fraud Prevention� Optimizations� Security

Page 31: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Variable-sized payments

� To make micropayment of size m:– Chance of “winning” becomes

m / Mwhere M is the macropayment size.

Example1: $1 payment converts to a $10 macropayment with probability 1/10.Example 2: A one-cent payment converts to a $10 macropayment with probability 1/1000.

Page 32: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Revenue variance� Theorem. If Peppercoin reduces merchant

fees by a fraction R of the transaction value, then merchant ahead (with probability 999,999/1,000,000) after only (5 / R)2

macropayments have been received.

Example: micro = 0.10, macro = $10, other fee = 0.03,

peppercoinfee = 0.01, R = 0.20, (5/R)2 = 625 macropayments or $6250 total value.

Page 33: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Fraud Prevention� U� M� B� M&B� U&B� U&M Careful!

CountermeasuresSecure hardwareQueue: macropayment to M only from revenue from that U

Page 34: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Optimization

� “Pay Merchant $10 if the two low-order digits of the hash of Merchant’s digital signature of the date of this check are 75.”

� I.e., Merchant signs once a day.

Page 35: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Security

Q: Digital Signatures are unpredictable, but are they RANDOM???

Heuristics: You can make them very random

Thm: There are provably secure implementations

Silvio .

Page 36: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

In Sum UniversalSecure

ElectronicNon-InteractiveHighly EfficientMicro-to-MacroPayment System

Page 37: Сильвио Микали «Универсальная система платежей»

Thank You!Macropayments

only

MIT (US-only) patent pending