МНОГОРАЗОВАЯ СХЕМА ПОСТ-КВАНТОВОЙ ПОДПИСИ НА ОСНОВЕ ХЕША
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-133-4-171-180Ключевые слова:
пост-квантовая криптография, хеш-функция, цифровая подпись, ключ, стойкостьАннотация
К пост-квантовым криптосистемам относятся криптографические системы, способные противостоять атакам с использованием квантовых компьютеров. Надежность этих систем основывается на отсутствии эффективных алгоритмов атаки даже при их выполнении на квантовых компьютерах. В данной работе предлагается новая схема пост-квантной подписи Syrga2, основанная на хеш-функциях. Как известно, существующие пост-квантовые алгоритмы делятся на классы в зависимости от их структуры. Предлагаемая схема Syrga2 относится к классу подписей многократного применения с сохранением состояния. Отличительной чертой подписей, сохраняющих состояние, является достижение компромисса между производительностью и размером подписи. Данная схема представляет возможность создания безопасной подписи для r сообщений с помощью одной пары секретного и публичного ключа. Стойкость алгоритмов подписи, основанных на хеш-функциях, зависит от свойств используемой в их структуре хеш-функции. Кроме того, для таких алгоритмов удается точно указать уровень безопасности. В предлагаемой схеме в качестве хеш-функции используется алгоритм HBС-256, разработанный в Институте информационных и вычислительных технологий (ИИВТ). Безопасность алгоритма HBС-256 тщательно изучена в других работах авторов. В отличие от схемы Syrga1, представленной в предыдущих работах авторов, схема Syrga2 предусматривает определение разного уровня безопасности, задаваемого параметром τ. В данной работе экспериментальным образом показана невозможность взлома предложенной схемы с использованием атаки на основе подобранного открытого текста (chosen-plaintext attack). Кроме того, оценивается производительность схемы при создании подписи, подписании и верификации сообщения.
Библиографические ссылки
[1] Li, S., Chen, Y., Chen, L., Liao, J., Kuang, C., Li, K., Liang, W., Xiong, N. Post-Quantum Security: Opportunities and Challenges. Sensors. – 2023. – 23, 8744. https://doi.org/10.3390/s23218744.0
[2] Kumar, M. Post-quantum cryptography Algorithm's standardization and performance analysis. Array 2022, 15, 100242. https://doi.org/10.1016/j.array.2022.100242.
[3] Malygina, E.S., Kutsenko, A.V., Novoselov, S.A. et al. Post-Quantum Cryptosystems: Open Problems and Solutions. Lattice-Based Cryptosystems. J. Appl. Ind. Math. – 2023. - 17, pp. 767–790. https://doi.org/10.1134/S1990478923040087.
[4] Moldovyan, D.N., Moldovyan, A.A., Moldovyan, N.A. Post-quantum signature schemes for efficient hardware implementation, Microprocessors and Microsystems. – 2021, 80, 103487. https://doi.org/10.1016/j.micpro.2020.103487.
[5] Shahid, F., Khan, A., Malik, S.R., Choo, K.R. WOTS-S: A Quantum Secure Compact Signature Scheme for Distributed Ledger. Information Sciences. – 2020, 539, pp. 229-249. https://doi.org/10.1016/j.ins.2020.05.024.
[6] Cavaliere, F., Mattsson, J., Smeets, B. The security implications of quantum cryptography and quantum computing. Network Security. – 2020, Issue 9, pp. 9-15. https://doi.org/10.1016/S1353-4858(20)30105-7.
[7] Algazy, K., Sakan, K., Khompysh, A, Dyusenbayev D. Development of a New Post-Quantum Digital Signature Algorithm: Syrga-1. Computers. – 2024, 13, no. 1: 26, pp. 1-14. https://doi.org/10.3390/computers13010026.
[8] Sjöberg, M. Post-quantum algorithms for digital signing in Public Key Infrastructures, (Dissertation), 2017, Available online: https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-210909, (accessed on 26 January 2024).
[9] Hülsing, A., Rausch, L., Buchmann, J. Optimal Parameters for XMSSMT. In: Cuzzocrea, A., Kittl, C., Simos, D.E., Weippl, E., Xu, L. (eds) Security Engineering and Intelligence Informatics. CD-ARES 2013. Lecture Notes in Computer Science. 2013, Volume. 8128. Springer, Berlin, Heidelberg. pp. 194-208. https://doi.org/10.1007/978-3-642-40588-4_14.
[10] Lee, J., Park, Y. HORSIC+: An Efficient Post-Quantum Few-Time Signature Scheme. Appl. Sci. – 2021, 11, 7350. https://doi.org/10.3390/app11167350.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Қайрат Сақанұлы, Кунболат Алгазы, Ардабек Хомпыш, Арманбек Хаумен
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
