Academic Journal
Generation of general system parameters for Rainbow electronic signature scheme for 384 and 512 security bits
| Title: | Generation of general system parameters for Rainbow electronic signature scheme for 384 and 512 security bits |
|---|---|
| Source: | Радіотехніка; № 204 (2021): Радіотехніка; 16-23 Радиотехника; № 204 (2021): Радиотехника; 16-23 Radiotekhnika; No. 204 (2021): Radiotekhnika; 16-23 |
| Publisher Information: | Kharkiv National University of Radio Electronics, 2021. |
| Publication Year: | 2021 |
| Subject Terms: | attacks, атаки, общесистемные параметры, multivariate transformations, электронная подпись, загальносистемні параметри, electronic signature, многомерные преобразования, багатовимірні перетворення, general system parameters, Rainbow, електронний підпис |
| Description: | Today, there is rapid progress in the creation of quantum computers to solve various computational problems and for different purposes. At the same time, special efforts are made to create such a quantum computer that can solve the problems of cryptanalysis of existing cryptosystems: asymmetric ciphers, key encapsulation protocols, electronic signatures, etc. Prevention of such threats can be achieved by developing cryptographic systems that will be protected against both quantum and classical attacks, and be able to interact with existing protocols and communication networks. There is also a significant need for protection against attacks by side channels. Currently, significant efforts of cryptologists are focused on the NIST PQC open competition. The main idea of the NIST PQC competition is to define mathematical methods based on which standards for asymmetric cryptotransformations, primarily electronic signatures, as well as asymmetric ciphers and key encapsulation protocols can be developed. Three electronic signature schemes – Crystals-Dilithium, Falcon and Rainbow become the finalists of the third stage of the NIST PQC competition according to the results of the second stage. The first two are based on the mathematics of algebraic lattices, and Rainbow is based on multivariate transformations. Currently, a comprehensive analysis of the finalists is an important task for the entire global crypto community. The vast majority of schemes that have become finalists or alternative algorithms are based on problems in the theory of algebraic lattices. Special attention was also paid to the Rainbow electronic signature scheme based on multivariate transformations. The purpose of this work consists in a preliminary analysis of existing attacks on promising electronic signature Rainbow, definition of requirements to the system-wide parameters to ensure cryptographic stability of at least 512 bits against classical and 256 bits against quantum cryptanalysis, as well as development and practical implementation of Rainbow algorithms for generating system-wide parameters for 512 bits against classical and 256 bits against quantum cryptanalysis. Cегодня наблюдается стремительный прогресс в создании квантовых компьютеров по решению вычислительно сложных задач и для различных целей. При этом особые усилия прилагаются к созданию такого квантового компьютера, который сможет решать задачи криптоанализа существующих криптосистем – асимметричных шифров, протоколов инкапсуляции ключей, электронных подписей и т.д. Предупреждение таких угроз может быть достигнуто средством разработки криптографических систем, которые будут защищены как от квантовых, так и от классических атак, а также смогут взаимодействовать с протоколами и сетями связи, которые уже существуют. Также есть необходимость в защите от атак сторонними каналами. На данный момент значительные усилия криптологов сосредоточены на открытом конкурсе NIST PQC. Основной идеей конкурса NIST PQC является определение математических методов, на основе которых могут быть разработаны стандарты на асимметричные криптопреобразования, в первую очередь электронной подписи, а также асимметричные шифры и протоколы инкапсуляции ключей. По итогам второго этапа финалистами третьего этапа конкурса NIST PQC стали три схемы электронной подписи – Crystals-Dilithium, Falcon и Rainbow. Первые две из них основаны на математике алгебраических решеток, а Rainbow базируется на многомерных преобразованиях. Сейчас всесторонний анализ финалистов является важной задачей для всего мирового криптосообщества. Подавляющее большинство схем, ставших финалистами или альтернативным алгоритмами, основывается на проблемах теории алгебраических решеток. Также особое внимание было уделено схеме подписи Rainbow, основанной на основе многомерных преобразований. Цель данной работы – предварительный анализ существующих атак на перспективную электронную подпись Rainbow, определение требований к общесистемным параметрам для обеспечения криптографической стойкости не менее 512 бит включительно против классического и 256 бит против квантового криптоанализа, а также разработка и практическая реализация для Rainbow алгоритмов генерации общесистемных параметров для 512 бит против классического и 256 бит против квантового криптоанализа. На сьогодні спостерігається стрімкий прогрес у створенні квантових комп’ютерів щодо вирішення обчислювально складних задач та для різних цілей. При цьому особливі зусилля докладаються до створення такого квантового комп’ютера, що зможе вирішувати задачі криптоаналізу існуючих криптосистем – асиметричних шифрів, протоколів інкапсуляції ключів, електронних підписів тощо. Попередження таких загроз може бути досягнуто засобом розробки таких криптографічних систем, що будуть захищені як від квантових, так і від класичних атак, а також зможуть взаємодіяти з протоколами і мережами зв’язку, що вже існують. Також є суттєва необхідність захисту від атак сторонніми каналами. На даний момент значні зусилля криптологів зосереджені на відкритому конкурсі NIST PQC. Основною ідеєю конкурсу NIST PQC є визначення математичних методів, на основі яких можуть бути розроблені стандарти на асиметричні криптоперетворення, в першу чергу електронного підпису, а також асиметричні шифри та протоколи інкапсуляції ключів. За підсумками другого етапу фіналістами третього етапу конкурсу NIST PQC стали три схеми електронного підпису – Crystals-Dilithium, Falcon та Rainbow. Перші дві з них базуються на математиці алгебраїчних решіток, а Rainbow базується на багатовимірних перетвореннях. Наразі всебічний аналіз фіналістів є важливою задачею для усієї світової криптоспільноти. Переважна більшість схем, що стали фіналістами або альтернативним алгоритмами, ґрунтується на проблемах з теорії алгебраїчних решіток. Також особлива увага була приділена схемі електронного підпису Rainbow, що ґрунтується на основі багатовимірних перетворень. Метою даної роботи є попередній аналіз існуючих атак щодо перспективного електронного підпису Rainbow, визначення вимог до загальносистемних параметрів для забезпечення криптографічної стійкості не менше 512 біт включно проти класичного та 256 біт проти квантового криптоаналізу, а також розроблення та практична реалізація щодо Rainbow алгоритмів генерації загальносистемних параметрів для 512 біт проти класичного та 256 біт проти квантового криптоаналізу. |
| Document Type: | Article |
| File Description: | application/pdf |
| Language: | Ukrainian |
| ISSN: | 0485-8972 |
| Access URL: | http://rt.nure.ua/article/view/238514 |
| Accession Number: | edsair.scientific.p..3970f6a1d266f511d129d56c605bef8c |
| Database: | OpenAIRE |
| ISSN: | 04858972 |
|---|