Hiệu quả thực thi lược đồ ký số hậu lượng tử FalCon

Bài viết "Hiệu quả thực thi lược đồ ký số hậu lượng tử FalCon" phân tích phương pháp tạo khóa, ký số và xác thực chữ ký theo lược đồ ký số lượng tử FalCon. Quá trình tạo khóa của lược đồ được thực hiện dựa trên hệ mật mã lưới NTRU (là hệ mật mã hậu lượng tử). Kết quả đạt được, với độ dài 1024 bit khi thực hiện theo lược đồ Falcon: thời gian tạo khóa khoảng 18971.659 ms; ký số khoảng 71.856 ms và xác thực chữ ký khoảng 28.925 ms. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hiệu quả thực thi lược đồ ký số hậu lượng tử FalCon Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) Hiệu quả Thực thi Lược đồ Ký số Hậu Lượng tử FalCon Lục Như Quỳnh1, *, Quách Đức Huy1, Vũ Chí Hưng1 1 Học viện Kỹ thuật mật mã, 141 Chiến Thắng, Tân Triều, Thanh Trì, Hà Nội * Email: lucnhuquynh69@gmail.com, quynhln@actvn.edu.vn Abstract— Ký số và xác thực chữ ký được ưu tiên trong NTRU, mật mã đa biến Ranbow, các giao thức như đảm bảo xây dựng cơ sở hạ tầng của chuyển đổi số hiện SIKE, SIDH, Falcon,… [1]. Trong đó, lược đồ ký số nay. Lược đồ ký số lượng tử Falcon là một lược đồ mới Falcon là một trong những lược đồ đang phát huy ưu và được xây dựng đảm bảo an toàn cho các dịch vụ trên điểm bảo mật của nó trong hệ máy tính lượng tử. nền máy tính lượng tử. Ý tưởng của nghiên cứu này, tác giả phân tích phương pháp tạo khóa, ký số và xác thực Năm 2008, Gentry, Peikert và Vaikuntanathan đã đưa chữ ký theo lược đồ ký số lượng tử FalCon. Quá trình ra lý thuyết khung cho chữ ký số dựa trên lưới tạo khóa của lược đồ được thực hiện dựa trên hệ mật mã (Khung GPV) [2]. Thiết kế của lược đồ ký số Falcon lưới NTRU (là hệ mật mã hậu lượng tử). Kết quả đạt dựa trên lý thuyết khung lưới cho lược đồ ký số của được, với độ dài 1024 bit khi thực hiện theo lược đồ Falcon: thời gian tạo khóa khoảng 18971.659 ms; ký số Gentry, Peikert và Vaikuntanathan [2]. Lý thuyết khoảng 71.856 ms và xác thực chữ ký khoảng 28.925 ms. khung lưới này được xây dựng, đầu tiên sẽ khởi tạo Kết quả về thời gian tạo khóa được lý giải là bởi vì tác bằng lưới NTRU [3] cùng với bộ lấy mẫu cửa sập giả đang sử dụng máy tính hiện này để thực hiện mô “Lấy mẫu nhanh Fourier” [4]. Độ phức tạp của lược phỏng cho tính toán ký số trên máy tính lượng tử. Điều đồ ký số Falcon dựa trên tính mở của bài toán “tìm này cho thấy lược đồ ký số hậu lượng tử Falcon đã được nghiệm nguyên ngắn (SIS - short integer solution) khi cải thiện về hiệu năng và đảm bảo được tốc độ thực thi giải bài toán lưới NTRU” [5]. Đây là bài toán mở hiện như các lược đồ ký số hiện nay. nay, bài toán đã có lời giải trong trường hợp các điều kiện biên của phương trình là nhỏ, vẫn còn thách thức Keywords- Hệ mật mã lưới NTRU, Lược đồ ký số lượng tử Falcon, Tạo khóa, ký số, Xác thực chữ ký số. lời giải khi các điều kiện biên của phương trình lớn ngay cả khi có sự trợ giúp của máy tính lượng tử. I. GIỚI THIỆU Trong nghiên cứu này, tác giả cùng nhóm cộng sự đã Hiện nay, sự xuất hiện của máy tính lượng tử, mật phân tích, đánh giá thiết kế và cài đặt thực thi cho quá mã truyền thông đang dần mất đi các yếu tố đảm bảo trình tạo khóa, ký số và xác thực chữ ký của lược đồ an toàn của nó. Điều này là mối đe dọa đến tính an toàn ký số Falcon. Tuy điều kiện thực nghiệm cho lược đồ của các hệ mật mã bất đối xứng và chữ ký số dựa trên Falcon của nhóm chưa có được các nền tảng thực về lý thuyết số trên hệ máy tính lượng tử như: RSA, DSA, máy tính lượng tử, nhóm tác giả đã thực hiện mô Diffie-Hellman, ElGamal và các biến thể đường cong phỏng quá trình này trên hệ máy tính hiện nay. Thông Elliptic [1], [2]. Các hệ mật mã hậu lượng tử phải đảm qua thực nghiệm để đánh giá về hiệu quả thực thi của bảo được các đặc tính bảo mật của nó ngay cả khi đối lược đồ. Những điều này được nhóm tác giả đưa ra mặt với máy tính lượng tử. Lược đồ ký số Falcon là thảo luận trong các mục của bài báo. một trong những lược đồ ký số hậu lượng tử được đề cử trong cuộc thi mật mã hậu lượng tử có thể được sử II. PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÀ CÁC dụng trên các hệ máy tính lượng tử của Viện tiêu chuẩn NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN NIST vào ngày 30 tháng 11 năm 2017 [1]. Thiết kế của Trong lược đồ ký số Falcon hậu lượng tử, đầu tiên sẽ lược đồ, đầu tiên được đưa ra theo thiết kế của các nhà sử dụng lý thuyết Khung để xây dựng cho lược đồ ký khoa học: Pierre-Alain Fouque, Jeffrey Hoffstein, Paul số là dựa trên lưới (Khung GPV). Một khung này có Kirchner, Vadim Lyubashevsky, Thomas Pornin, thể được mô tả gồm các thành phần như sau: Thomas Prest, Thomas Ricosset, Gregor Seiler, William Whyte, Zhenfei Zhang [1]. - Khóa công khai: là một ma trận có hạng đầy đủ Trong cuộc thi về các thuật toán mật mã hiện đang A  Z qn m (m > n) tạo ra một lưới q-ary Λ. được sử dụng có thể đáp ứng được các yêu cầu an toàn - Khóa bí mật: là một ma trận B  Z qn m tạo ra một cho hệ máy tính lượng tử, được gọi là mật mã hậu lượng tử, Viện tiêu chuẩn NIST đã đưa ra một số hệ lưới trực giao  q , ở đây  q là ký hiệu lưới trực mật đã vượt qua các ứng cử viên và lọt qua vòng 4 như: giao của lưới Λ modulo q và lưới trực giao thỏa mãn ISBN 978-604-80-7468-5 353 Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) tính chất: Với mọi x ∈ Λ và y ∈  q , khi đó thỏa mãn tạp tính toán O (n) và giúp tăng tốc độ của lược đồ với ...