Securetrade: a secure protocol based on transferable E-cash for exchanging cards in P2P trading card games.

• Main Author: Marcos Vinicius Maciel da Silva
• Other Authors: Marcos Antonio Simplicio Junior
• Language: English
• Published: Universidade de São Paulo 2016
• Subjects: Algoritmos; Criptologia; Jogos eletrônicos; Segurança de computadores; Algorithms; Computer security; Cryptology; Electronic games
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-22092016-113539/

Trading card games (TCG) are distinct from traditional card games mainly because, in the former, the cards are not shared among players in a match. Instead, users play with the cards they own (e.g., that have been purchased or traded with other players), which correspond to a subset of all cards produced by the game provider. Even though most computer-based TCGs rely on a trusted third-party (TTP) for preventing cheating during trades, allowing them to securely do so in the absence of such entity, as in a Peer-to-Peer (P2P) scenario, remains a challenging task. Potential solutions for this challenge can be based on e-cash protocols, but not without adaptations, as those scenarios display different requirements: for example, TCGs should allow users to play with the cards under their possession, not only to be able to pass those cards over as with digital coins. In this work, we present and discuss the security requirements for allowing cards to be traded in TCGs and how they relate to e-cash. We then propose a concrete and efficient TTP-free protocol for trading cards in a privacy-preserving manner. The construction is based on a secure transferable e-cash protocol and on a P-signature scheme converted to the asymmetric pairing setting. According to our experimental results, the proposed protocol is quite efficient for use in practice: an entire deck is stored in less than 5 MB, while it takes a few seconds to be prepared for a match; the verification of the cards, on its turn, takes less time than an usual match, and can be performed in background while the game is played. === Jogos de cartas colecionáveis (TCG, do inglês Trading Card Game) diferem de jogos de cartas tradicionais principalmente porque as cartas não são compartilhadas em uma partida. Especificamente, os jogadores usam suas próprias cartas (obtidas, e.g., por meio de compra ou troca com outros jogadores), as quais correspondem a um subconjunto de todas as cartas criadas pelo produtor do jogo. Embora a maioria dos TCGs digitais atuais dependam de um terceiro confiável (TTP, do ingês Trusted Third-Party) para prevenir trapaças durante trocas, permitir que os jogadores troquem cartas de maneira segura sem tal entidade, como é o caso em um cenário peer-to-peer (P2P), ainda é uma tarefa desafiadora. Possíveis soluções para esse desafio podem ser baseadas em protocolos de moeda eletrônica, mas não sem adaptações decorrentes dos requisitos diferentes de cada cenário: por exemplo, TCGs devem permitir que usuários joguem com as suas cartas, não apenas que passem-nas adiante como ocorre com moedas eletrônicas. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os principais requisitos de segurança para trocas de cartas TCGs e como eles se relacionam com moedas eletrônicas. Também é proposto um protocolo eficiente que permite trocas de cartas sem a necessidade de um TTP e com suporte a privacidade. A construção usa como base um protocolo seguro de moeda eletrônica e um protocolo de assinatura-P adaptado para utilizar emparelhamentos assimétricos, mais seguros que os simétricos. De acordo com os experimentos realizados, o protocolo proposto é bastante eficiente para uso na prática: são necessários apenas 5 MB para armazenar um baralho inteiro, enquanto a preparação do mesmo leva apenas alguns segundos; a verificação das cartas, por sua vez, é mais rápida que a duração comum de uma partida e pode ser executada em plano de fundo, durante a própria partida.