摘要：快速数论变换(Number Theoretic Transform,NTT)是抗量子密码算法的关键部分,其计算性能对系统的运行速度至关重要。相比经典的NTT算法,高基NTT算法可以达到更好的计算性能。针对高基NTT硬件实现过程中计算流程冗长、控制逻辑复杂的问题,文章基于流水线结构提出一种高性能的基-4 NTT硬件架构。首先,基于经典NTT算法,推导出利于硬件实现的基-4递归NTT,简化了高基算法的计算流程;然后,提出一种单路延迟反馈结构,对计算流程进行有效的流水线分割,降低了硬件架构的复杂度;最后,利用两级蝶形运算耦合实现基-4蝶形单元,并使用移位与加法优化约简计算过程,节省了硬件资源开销。文章以抗量子密码方案Falcon为例,在Xilinx Artix-7 FPGA上实现了所提出的NTT硬件架构。实验结果表明,与其他相关的设计相比,文章提出的设计方案在计算性能和硬件开销等方面表现更好。

摘要：由于基于最坏情况困难假设等优点,基于格的密码被认为是最具前景的抗量子密码研究方向。作为格密码的常用的两个主要困难问题之一,含错学习(LWE)问题被广泛用于密码算法的设计。为了提高格密码算法的性能,Zhang等人(2019)提出了非对称含错学习问题,该文将从理论上详细研究非对称含错学习问题和标准含错学习问题关系,并证明在特定错误分布下非对称含错学习问题和含错学习问题是多项式时间等价的,从而为基于非对称含错学习问题设计安全的格密码算法奠定了理论基础。

摘要：物联网和区块链等技术的兴起和发展,使得多方协同签名协议重新受到了关注.多方协同签名是一种特殊的数字签名,要求多个用户进行交互后共同对一个消息产生合法的签名,以达到认证的目的.优点在于相比起每个用户分别进行签名可以缩短尺寸,同时使用分布式的方法,任何一方都无法独自进行签名,防范了因为单个用户的密钥丢失或被劫持而导致被冒充身份的隐患.另一方面,量子计算机的进展对传统的公钥密码方案构成了潜在的威胁,美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)在2016年启动抗量子密码(post-quantum cryptography,PQC)的国际标准征集项目,并于2022年7月确定了被选为标准的算法.同时,基于其入选的数字签名方案(例如CRYSTALS-Dilithium)的协同签名方案也已经陆续出现.2019年,中国密码学会举办了全国密码算法设计竞赛,其中公钥组获得一等奖的Aigis-sig签名方案采用了与Dilithium类似的结构.基于Aigis-sig数字签名方案设计了一种两方协同签名方案,称之为Aitps,并根据其提供的参数进行了实例化和对比,得到了相比已有的所有基于Dilithium的两方协同签名方案更优的密钥和签名大小,例如在同等的安全强度下签名尺寸可缩减20%以上.此外,该方案也可以扩展为多方协同签名.

摘要：量子计算理论和实践的快速发展导致基于传统数论困难问题的密码安全性存在很大不确定性。编码困难问题是公认的NP完全问题,求解复杂度呈指数级增长,且目前未发现量子计算对基于编码密码算法的威胁。因此,基于编码的密码算法有望抵抗量子算法攻击,是抗量子密码的主流方向之一。设计安全高效的基于编码的数字签名一直是公开问题。多年来,国内外学者使用经典方法和新方法构造基于编码的数字签名,但现存的构造存在安全性弱或性能差的不足。对当前基于编码的数字签名进行了综述,分析和评价了各类基于编码的数字签名,并指出未来的研究方向。

摘要：目前格上的密钥交换协议大都基于环上容错学习问题,需要充分利用环结构的效率和存储优势,但在实际应用中其安全性有待进一步研究,且实现认证需要额外的签名等复杂结构。文章基于LWE问题构造一种抗量子认证密钥交换协议,采用预计算提高协议的线上效率,验证协议双方均可正确计算得到一致会话密钥,设计系列安全性游戏并对协议的安全性加以证明。在两轮消息的交互中引入长期公私钥,在会话密钥计算中引入Hash函数实现协议的认证,在不使用额外的签名操作情况下可抵抗中间人攻击。由于目前没有可区分LWE分布和均匀随机分布的量子算法,文章所提出的协议可抵抗量子计算攻击。

摘要：隐私保护技术主要有属性基加密、同态加密、多方安全计算等。针对属性基加密的访问控制中双线性映射耗时问题、同态加密难以非公开地验证明文计算的结果问题以及多方安全计算需要可信第三方等问题,提出了一种基于属性访问策略的批量零知识身份认证方案。该方案是基于Aurora协议提出的,具有良好的抗量子攻击计算潜力;所提方案引入合成证明者,其作用是将各个用户生成的证明合成一个证明以减轻证明者和验证者计算开销,且设计了找出未通过认证用户的查找算法。最后对所提方案进行了安全分析、可行性分析并与其他方案进行了对比分析。经过分析该方案中验证者的时间复杂度可维持在O(n)。