Practical Zero-Knowledge within the European Digital Identity Framework: Implementing Privacy-Preserving Identity Checks
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2024-06-17
Department
Major/Subject
Security and Cloud Computing
Mcode
SCI3113
Degree programme
Master’s Programme in Security and Cloud Computing (SECCLO)
Language
en
Pages
59
Series
Abstract
The eIDAS regulation defines standards within the European Union (EU) for electronic identification, authentication, and trust services. Its successor eIDAS2 expands the standard and proposes establishing an ecosystem of interoperable national digital identity services for EU citizens. The new regulation will mandate member states to make these services available, and work is ongoing to define the technologies and protocols that will constitute the European Digital Identity (EUDI) framework. The framework is expected to facilitate many use cases that require a person's identity to be verified with a high degree of assurance. These include opening a bank account and authenticating to online services in different EU countries. It will also be possible to hold and present valid digital documents, such as driving licenses and other permits, medical prescriptions, and professional and educational certificates. Widespread adoption of the EUDI framework would significantly increase the volume of digital identification events, which include sensitive personal data and metadata about when and where credentials are used. This poses a threat to the privacy of EU citizens who wish to access the many benefits of digital identity services. The eIDAS2 regulation includes a provision for the use of privacy-preserving technologies, which enable performing business logic on data that remains hidden. Zero-knowledge proof systems are one such technology. A zero-knowledge toolchain can be used to obtain a cryptographic proof that some statement is true while revealing nothing else about the statement itself. ZK-SecreC is a language developed by Estonian research and development company Cybernetica for writing zero-knowledge programs, which are then compiled into equivalent circuit descriptions. This thesis explores using ZK-SecreC to program the real-world identity checks performed by Finnish company Talenom in conjunction with their user onboarding process. The input data for the program is assumed to be a valid EUDI credential under the current reference architecture, and as such is formatted according to the ISO/IEC 18013-5 standard for mobile driving licenses. The technical contribution of the thesis is a ZK-SecreC program and two variants thereof that perform the desired identity checks. The runtime of the resulting circuits are benchmarked with two different proving backends. The thesis also describes the steps required to integrate zero-knowledge proofs into the EUDI architecture.eIDAS-asetus määrittää EU:ssa raamit sähköiselle tunnistamiselle ja sähköisen asioinnin luottamuspalveluille. eIDAS2-uudistus laajentaa asetusta ja velvoittaa jäsenvaltiot tarjoamaan kansalaisilleen keskenään yhteensopivat digitaaliset identiteettipalvelut. Tekniset raamit kehitettäville palveluille määrittelee EUDI (European Digital Identity) -viitearkkitehtuuri, jota vielä valmistellaan. Identiteettipalvelu mahdollistaa monia käyttötapauksia, joissa henkilö tulee tunnistaa varmuudella. Näihin kuuluvat esimerkiksi pankkitilin avaaminen ja tunnistautuminen sähköisiin palveluihin EU:n eri jäsenmaissa. Käyttötapauksiin kuuluu myös digitaalisten asiakirjojen kuten ajokortin, ammattiin tai koulutukseen liittyvän todistuksen tai lääkereseptin hallussapito ja esittäminen viranomaiselle. EUDI-palvelujen laaja käyttöönotto lisäisi merkittävästi digitaalisten tunnistamistapahtumien määrää. Tunnistamistapahtumassa paljastuu sekä henkilötietoja että metadataa tapahtuma-ajasta ja -paikasta. Palvelun käyttäjien yksityisyys on siten turvattava väärinkäytöltä ja suhteettomalta valvonnalta. eIDAS2-asetus sallii yksityisyyttä suojaavien teknologioiden kuten nollatietotodistusten käytön. Nollatietotyökaluilla voidaan luoda vahva todistus jollekin väitteelle paljastamatta väiteen sisällöstä mitään. ZK-SecreC on virolaisen tutkimus- ja kehitysyhtiö Cybernetican kehittämä ohjelmointikieli, jolla voidaan ohjelmoida väitteen tarkistaminen ja kääntää tämä piiriksi, jota nollatietotaustajärjestelmä voi käyttää. Opinnäytetyössä ohjelmoidaan suomalaisen Talenom-yhtiön tekemät henkilötietojen tarkistukset uuden asiakkuuden avauksen yhteydessä ZK-SecreC-kielellä. Tarkistuksen syötteenä on nykyisen viitearkkitehtuurin mukainen EUDI-henkilöllisyystodistus, eli sen oletetaan noudattavan ISO/IEC 18013 -standardia mobiiliajokortille. Opinnäytetyön tekninen panos on ZK-SecreC-ohjelma ja sen kaksi varianttia, joka suorittavat vaaditut tarkistukset. Ohjelman suoritusaika nollatietotaustajärjestelmissä mitataan ja opinnäytetyössä kuvataan, mitä on tehtävä nollatietotodistusten integroimiseksi EUDI-arkkitehtuuriin.Description
Supervisor
Laud, PeeterThesis advisor
Laitila, VilleKeywords
zero-knowledge, digital identity, mobile driving license, eIDAS2
