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跟上KEMS：KEM的更强安全概念和基于KEM的协议的自动分析
关键封装机制（KEMS）是混合加密和现代安全协议的关键构建块，尤其是在量式后环境中。鉴于收件人的不对称公钥，原始键在发送者和收件人之间建立共享的秘密密钥。近年来，已经提出了大量的KEM的抽象设计和具体的实现，例如，在Quantum后原语的NIST过程中。在这项工作中，我们（i）为KEM建立了更强大的安全性概念，（ii）开发了一种符号分析方法来分析使用KEMS的安全协议。首先，我们在计算环境中概括了KEM的现有安全性概念，引入了一些更强的安全概念并证明其关系。我们的新属性正式化了kem的输出，即唯一确定，即绑定其他值。可以使用我们的新绑定属性，例如，证明没有先前的安全概念未捕获的攻击。在其中，我们确定了我们重新封装攻击的新攻击类别。第二，我们开发了一个与我们的计算安全概念层次结构相对应的细粒符号模型的家族，并且适合基于KEM的安全协议的自动分析。我们将模型编码为Tamarin Prover框架中的库。给定基于KEM的协议，我们的方法可以自动得出KEM所需的最小结合特性；或者，如果还给出了具体的KEM，可以分析该协议是否符合其安全目标。在案例研究中，塔玛林会自动发现，例如，在原始的kyber论文[12]中提出的关键交换协议需要比[12]中证明的KEM的属性更强。
多收件人 KEM 如何帮助部署邮政……
2022 年 7 月，NIST 选择了其首个密钥协议和（无状态）签名后量子标准：密钥封装机制 (KEM) Kyber [ SAB + 22 ]，以及签名方案 Dilithium [ LDK + 22 ]、SPHINCS + [ HBD + 22 ] 和 Falcon [ PFH + 22 ]。虽然这将大大加快现有系统向后量子密码 (PQC) 的过渡，但在此过程中仍需解决一些挑战。此过渡过程中的主要挑战之一是通信成本的开销。对于 128 位经典安全性，ECDH 公钥的大小为 32 字节，而 Kyber 密文的大小为 768 字节，是其 24 倍。这意味着大量使用密钥交换或密钥封装的协议在迁移到 PQC 时将需要更多带宽；这些协议包括 IETF 标准 MLS [ BBR + 23 ] 或广播协议。这些额外成本可能需要扩大部署这些协议的系统的带宽能力，而并非所有最终用户都能承担得起。
请求提交 - NIST关于KEM指南的研讨会，2025年2月25日至26日（仅虚拟事件）提交截止日期：2025年1月28日NIST NIST最近
呼吁提交 - NIST关于KEMS指南的研讨会，2025年2月25日至26日（仅虚拟事件）提交截止日期：2025年1月28日NIST最近发布了FIPS 203，基于模块的键盘封装机制标准，以使用algorithm更新以提供量子攻击的AlgorithM，以更新其加密标准。此外，NIST将选择一个或两个额外的抗量子钥匙封装机制（KEM）进行标准化。为了提供有关使用KEMS的指导，NIST发布了NIST SP 800-227草案，这是关键封装机制的建议。公众对SP 800-227的评论将于2025年3月7日到期。为了进一步吸引密码社区并收集反馈，NIST将于2025年2月25日至26日举行虚拟研讨会，重点是SP 800-227。研讨会旨在促进NIST对KEM的指导的讨论。nist以讨论论文，调查，研究，研究，案例研究，小组建议以及所有有关方面的参与的形式邀请提交提交，包括研究人员，系统建筑师，实施者，供应商和用户。nist会议结束后，将在会议网站上发布任何公认的意见书；但是，不会发表正式程序。提交的主题应包括但不限于：
NIST PQC 标准化更新 - 第 2 轮及后续
• 很多方案迅速受到攻击！ • 许多类似方案（尤其是格子 KEM） • 第 1 届 NIST PQC 标准化研讨会 • pqc 论坛上有超过 300 条“官方评论”和 900 篇帖子 • 研究和性能数据
Quantum tearguard
摘要 - 在本文中，我们介绍了PQ-WireGuard，这是Vireguard VPN协议中握手的后量子变体（NDSS 2017）。与现实世界方案的大多数先前关于量子后安全性的工作不同，该变体不仅考虑了量词后的构成性（或远期保密性），还考虑了量子后的身份验证。为了实现这一目标，我们仅使用键盘封装机制（KEMS）替换了更通用的方法。我们建立了PQ-WireGuard的安全性，在符号模型中和标准模型中适应了Vireguard的安全性证明。然后，我们使用混凝土后安全KEM实例化这种通用结构，我们会仔细选择以实现高安全性和速度。我们证明了PQ-WireGuard的竞争力，与广泛部署的VPN解决方案相比，表现出广泛的台式标记结果。
b“在这项工作中，我们为 Jiang 等人的 T RH 变换提供了新的、更严格的证明。（ASIACRYPT 2023），它将 OW-CPA 安全 PKE 转换为具有 IND-1CCA 安全性的 KEM，这是典型 IND-CCA 安全性的变体，其中只允许单个解封装查询。此类 KEM 非常高效，并且 Huguenin-Dumittan 和 Vaudenay 在 EUROCRYPT 2022 上证明了它们足以用于实际应用。我们在随机预言模型 (ROM) 和量子随机预言模型 (QROM) 中重新证明了 Jiang 等人的 T RH 变换，适用于底层 PKE 是刚性确定性的情况。在 ROM 和 QROM 模型中，我们的归约都实现了 O (1) 的安全损失因子，显着改善了 Jiang 等人的结果，其在 ROM 中的安全损失因子为 O (q)，在 QROM 中的安全损失因子为 O q 2。值得注意的是，我们严密 QROM 缩减的核心是一个名为 \xe2\x80\x9creprogram-after-measure\xe2\x80\x9d 的新工具，它克服了 QROM 证明中由 oracle 重新编程造成的缩减损失。该技术可能具有独立意义，并且可用于实现其他后量子密码方案的严密 QROM 证明。我们注意到，我们的结果还提高了 Huguenin-Dumittan 和 Vaudenay (EUROCRYPT 2022) 的 TH 变换（也将 PKE 转换为 KEM）的缩减严密性，正如 Jiang 等人提供了从 TH 变换到 T RH 变换的严密缩减（ASIACRYPT 2023）。“
b“在这项工作中，我们为 Jiang 等人的 T RH 变换提供了新的、更严格的证明。（ASIACRYPT 2023），它将 OW-CPA 安全 PKE 转换为具有 IND-1CCA 安全性的 KEM，这是典型 IND-CCA 安全性的变体，其中只允许单个解封装查询。此类 KEM 非常高效，并且 Huguenin-Dumittan 和 Vaudenay 在 EUROCRYPT 2022 上证明了它们足以用于实际应用。我们在随机预言模型 (ROM) 和量子随机预言模型 (QROM) 中重新证明了 Jiang 等人的 T RH 变换，适用于底层 PKE 是刚性确定性的情况。在 ROM 和 QROM 模型中，我们的归约都实现了 O (1) 的安全损失因子，显着改善了 Jiang 等人的结果，其在 ROM 中的安全损失因子为 O (q)，在 QROM 中的安全损失因子为 O q 2。值得注意的是，我们严密 QROM 缩减的核心是一个名为 \xe2\x80\x9creprogram-after-measure\xe2\x80\x9d 的新工具，它克服了 QROM 证明中由 oracle 重新编程造成的缩减损失。该技术可能具有独立意义，并且可用于实现其他后量子密码方案的严密 QROM 证明。我们注意到，我们的结果还提高了 Huguenin-Dumittan 和 Vaudenay (EUROCRYPT 2022) 的 TH 变换（也将 PKE 转换为 KEM）的缩减严密性，正如 Jiang 等人提供了从 TH 变换到 T RH 变换的严密缩减（ASIACRYPT 2023）。“
在Fujisaki Okamoto Transform中重新加入
摘要。Fujisaki-Okamoto Transform（FO）是实现Quantum Post-Quantum键封装机制（KEMS）选择的首选方法。通过重新加密步骤，FO中的重要步骤正在增强解密/解密算法 - 重新加密解密的消息以检查是否使用了正确的加密随机性。在解决安全问题（Ciphertext-Malleability）时，重新加密已成为引入侧渠道漏洞，并且计算昂贵，这使设计师促使设计师搜索替代方案。在这项工作中，我们对此类替代方案进行了全面研究。我们将中央安全属性，计算刚度正式化，并表明它足以获得CCA安全性。我们提出了一个用于分析算法的框架，该算法可以取代重新加密并仍然达到刚性，并在此框架中分析现有建议。在此过程中，我们选择了一个新颖的QROM安全声明，以根据确定性的PKE方案明确拒绝KEM，这是迄今为止仅在需要基本PKE方案难以确定的量子属性时才有可能的。
量子随机Oracle模型中的紧密键合封码机制★
摘要。键盘包裹机制可保护量子随机甲骨文模型中所选的密文攻击（Ind-CCA-Secure KEMS），已由Boneh，Dagdelen，Fischlin，Lehmann，Lehmann，Schafner和Zhandry（Crypto 2012），Crypto 2012），Targhi and Targhi and targhi and targhi（targhi and unuh and unuh（tcc and unruh and unruh and in ccc and kirfmanz and hofmanz and hofmanz）提出。 2017）。但是，所有这些构造获得的方案的安全级别尤其是其构建基块原始安全级别的一半。在本文中，我们给出了一种将弱安全的公钥加密方案紧密转换为量子随机甲骨文模型中的IND-CCA安全KEM的转换。更准确地说，我们为确定性的公钥加密（DPKE）定义了一个称为“不相关性的可模拟性”的新安全概念，我们提出了一种方法，可以将不连接的可模拟DPKE方案转换为Ind-CCA键键封闭机制方案，而无需授予相当可能的安全性降级。此外，我们还提供了DPKE方案，其差异性可显着降低为量词后假设。结果，我们获得了量子随机甲骨文模型中各种量子后假设的Ind-CCA安全性KEM。关键字：紧密的安全性，被选为ciphertext的安全性，Quantum加密后，KEM。
NIST PQC 标准化
• 极其强大的攻击技术，如量子计算机；以及 • 极其受限的实施环境，如物联网设备 • PQC 转换超越了量子，容易受到量子抗性的影响 • 它是向满足现代安全概念的加密方案的过渡，例如密钥封装机制 (KEM) 在自适应选择密文攻击 (IND-CCA2) 下的密文不可区分性和选择消息攻击下的存在不可伪造性 (EUF-CMA) • 密码学研究的进步使我们能够 • 引入考虑到量子计算的可证明安全的加密方案，例如在 QROM 模型下