In dieser Dissertationsschrift betrachten wir Reputationssysteme und deren Sicherheit vor einem kryptographischen Hintergrund. Die Sicherheitseigenschaften, die ein Reputationssystem erfüllen sollte, werden in der Literatur ausgiebig diskutiert und verstanden. Gleiches gilt für Angriffe gegen Reputationssysteme und deren Gegenmaßnahmen. Allerdings hat sich bisher kein allgemein akzeptiertes Sicherheitsmodell etablieren können. Dies liegt vor allem daran, dass sich einige Sicherheitseigenschaften zu widersprechen scheinen und sich vermutlich gegenseitig ausschließen, was die Definition eines Sicherheitsmodells erschwert. Interessanterweise ist jede dieser Eigenschaften, einzeln betrachtet, mit Hilfe von kryptographischen Verfahren realisierbar. Daher erscheint es vernünftig, die Sicherheitseigenschaften von Reputationssystemen im kryptographischen Kontext zu analysieren. Das Hauptresultat dieser Arbeit ist der Entwurf von zwei Modellen für sichere Reputationssysteme. Das erste Modell nutzt experiment-basierte Sicherheitsdefinitionen auf der Grundlage des Sicherheitsmodells von Gruppensignaturen. Experiment-basierte Sicherheitsdefinitionen haben den Vorteil, dass sich mit ihnen die gewünschten Eigenschaften sehr präzise formalisieren lassen. Ein wesentlicher Nachteil ist jedoch, dass feine Details von Sicherheitsanforderungen leicht übersehen werden und somit nicht formalisiert werden. Aus diesem Grund stellen wir ein zweites Modell vor, welches als eine ideale Funktionalität im sogenannten Universal Composability Framework alle Sicherheitseigenschaften nur implizit definiert. Dadurch ist es jedoch möglich, auch Details von Sicherheitseigenschaften abzudecken. Für jedes der beiden Sicherheitsmodelle präsentieren wir ebenfalls effiziente Konstruktionen von Reputationssystemen, die im jeweiligen Modell als sicher bewiesen werden.

In this thesis we consider reputation systems and their security from a cryptographic perspective. The security properties a reputation system has to provide, as well as attacks against them and appropriate countermeasures, are extensively discussed in the literature and well understood. However, no generally accepted security model has emerged. This is due to the fact that some properties seem to mutually exclude each other, which complicates the design of models for secure reputation systems. Interestingly, each of the security properties can be realized with cryptographic primitives, albeit not necessarily simultaneously. Hence, it is reasonable to analyze the security of reputation systems in a cryptographic context. Our main contribution is the design of two models for cryptographically secure reputation systems. The first model we propose follows an experiment-based approach to define security and extends the model of (dynamic) group signatures. Experiment-based security definitions have the advantage that they allow one to precisely formalize the desired security properties. But this approach is also susceptible to miss subtle details in the security definition. Therefore, we propose a second model, defined as an ideal functionality in the Universal Composability Framework. This ideal functionality defines security implicitly and is therefore able to cover subtle security properties, and is also able to overcome certain other disadvantages of the first model. Furthermore, the second model eliminates some disadvantages of the first model. Moreover, the Universal Composability Framework guarantees security for concurrently composed applications, which is an important property for reputation systems. For both security models we additionally provide efficient constructions of reputation systems that are provably secure in their respective model.