• 零知识证明 [GMR84] • 安全多方计算 [Yao86, GMW86] • 简洁的论证 [Kilian92]
依赖于特定数学问题的计算难度。量子计算机利用量子力学原理以传统计算机无法做到的方式处理信息,具有独特的解决问题的能力。这些能力使量子计算机有可能危及流行的经典加密技术的安全性,如 RSA(Rivest-Shamir-Adleman)和 ECC(椭圆曲线密码术)(1)。一般来说,密码学有两个主要的基础结构:基于格和基于哈希的签名方案。基于格的签名方案依赖于最短向量问题 (SVP) 和最近向量问题 (CVP) (2)。SVP 试图在格中找到一个非零向量,格被定义为由一组元素组成的数学结构,每个元素都有唯一的上限和下限。同时,CVP 要求在给定特定格和目标点的情况下,找到最接近目标的格点。虽然这两个问题都是 NP 难题,这意味着它们需要大量计算,并且被认为无法在多项式时间内精确解决,但有许多算法可用于寻找它们的近似答案 (2)。然而,即使对于量子计算机来说,它们仍然是极具挑战性的问题,这使得 SVP 和 CVP 方案相当安全。基于格的签名方案与传统加密方法相比具有许多不同的优势,例如密钥大小更小(需要更少的存储空间)、签名验证和签名算法效率更高(处理时间更快)以及对侧信道攻击(一种利用系统或其硬件的间接影响的方法)的强大抵抗力。仍然存在的一个主要缺点是这些安全方案相对较新,尚未得到广泛研究,因此尚不清楚它们与其他方案相比有多容易受到攻击。此外,基于格的签名方案可能比其他签名方案(例如基于椭圆曲线的签名方案)更慢 (3)。基于格的签名方案的一些常见示例是 FALCON 和 CRYSTALS-Dilithium (4)。 FALCON 以其紧凑签名和高效率而闻名,非常适合需要快速验证的应用。本研究考虑了两种常见的 FALCON 变体。FALCON 512 和 FALCON 1024 都是专为数字签名设计的基于格的加密算法。FALCON 1024 由于其多项式次数较大而提供更高的安全性,而 FALCON 512 提供更快的性能和更小的签名大小,使其适用于资源受限的环境。相比之下,即使在资源有限的环境中,CRYSTALS-Dilithium 也能提供强大的安全保障和稳健性。
摘要 密码学有着悠久而迷人的历史,从古代技术发展到现代方法,现在正在探索量子力学的潜力。这篇综述论文全面概述了从过去到现在的密码技术。我们首先研究古代密码技术,将其起源追溯到公元前 2000 年,当时古埃及人使用“秘密”象形文字。我们还讨论了古希腊和古罗马的证据,例如秘密著作和著名的凯撒密码 [1]。这些早期的方法为密码学领域奠定了基础。接下来,我们深入研究现代密码技术,这些技术在应用中变得越来越复杂和多样化。我们探讨了密码学现在如何广泛使用信息论、计算复杂性、统计学、组合学、抽象代数、数论和有限数学等领域的数学概念。我们还讨论了数字计算机和电子产品的发展如何彻底改变了密码学,允许加密任何类型的二进制数据并设计更复杂的密码 [2]。最后,我们研究了量子密码学这一新兴领域,该领域旨在利用量子力学原理实现超越传统信息的新型加密功能。我们概述了量子信息在密码学中的一些最引人注目的理论应用,以及密码学家在这一新范式中面临的局限性和挑战 [3]。通过追溯密码学从古代到现在及以后的发展,这篇评论论文提供了对这一关键研究领域的丰富历史和光明未来的宝贵见解。关键词:密码学、量子密码学、现代密码学 1. 简介 几千年来,密码学已经从基本的隐蔽通信手段发展到支持当代数字安全的复杂算法。本文旨在研究密码学的历史,从为现代方法铺平道路的史前传统开始,继续介绍现代密码学的进步,最后介绍量子密码学的革命性进步。密码学在古代主要用于防御敌人和保密。耳
晶格是几何对象,可以描述为无限,常规n维网格的相交点集。div> div> lattices隐藏了丰富的组合结构,在过去的两个世纪中,它吸引了伟大的数学家的注意。毫不奇怪,晶格发现了数学和计算机科学领域的许多AP平原,从数字理论和二磷剂近似到组合优化和密码学。对晶格的研究,特别是从计算的角度进行的研究,以两个重大突破为标志:LESTRA,LESTRA和LOV的LLL Lattice降低算法的开发,以及80年代初期的ISZ,以及Ajtai在某些LATTICE中最糟糕的案例和平均硬度硬度问题之间的连接之间的联系,而Ajtai发现了一个90年代的最糟糕的casase和平均硬度。LLL算法在最坏情况下提供的解决方案的质量相对较差,但可以为计算机科学中许多经典问题设计多项式时间解决方案。这些包括在固定数量的变量中求解整数程序,在理由上考虑多项式,基于背包的密码系统,以及为许多其他二磷和密码分析问题找到解决方案。ajtai的发现提出了一种完全不同的方法来在密码学中使用晶格。Ajtai的工作没有将算法解决方案用于计算可处理的晶格近似问题来破坏密码系统,这表明了如何利用计算上棘手的近似晶格问题的存在,以构建不可能破裂的密码系统。也就是说,设计加密函数,这些函数很难破坏,这是解决计算上的硬晶格问题。在复杂性理论中,我们说如果最坏的情况很难,一个问题很难,而在加密术中,只有在平均情况下很难(即除了可忽略不计的
本文档提供了用于保护信息和信息系统的加密机制的建议和指南。这些建议适用于未分类信息以及包括begrenset的分类信息。任何保护分类信息的信息系统都必须由NSM逐案评估和证明。虽然NSM相信本文档中的建议提供了足够的安全性,至少从加密的角度来看,任何系统都应进行彻底测试及其安全性索赔,并由专家评估。仅遵循这些建议就不够。本文档提供了简单的建议,旨在涵盖大多数用例。通过设计,很少提出选项,它们之间的选择应基于非晶体学因素,例如软件可用性和互操作性问题。本文档的目的不是是合理的加密机制的详尽列表,并且在某些情况下,本文档中找不到适当的机制。任何人以某种方式缺乏或不适合其用例的任何人都可以与NSM联系,以了解他们可能遇到的任何问题。建议,任何计划构建一个涉及密码学的系统与具有加密专业知识的人联系,并且该文档可以用作与此类专家进行讨论的起点。
虽然这些技术可以在调制光束中实现高空间分辨率以及生成静态和动态光模式,但它们通常需要高度复杂的光学元件。这最近将注意力转向了折射自由曲面光学元件,它可以通过简单而坚固的装置将光源的强度分布重新分配为任意预定模式,其中至少一个表面相对于垂直于元件主平面的轴没有平移或旋转对称性。[10] 自由曲面光学元件的表面可以精确设计以产生所需的强度模式,[11] 将所涉及的几何形状定义为球面或非球面透镜的总和,或通过 Q 多项式描述和非线性偏微分方程。[10,12] 该方法的优点包括相关系统小型化、视场更宽和成像分辨率更高。 [2,13,14] 通常需要多种制造技术,包括磨削、抛光和超精密车削,[15,16] 这些技术非常耗时、成本高、通用性差,因此无法快速实现自由曲面光学系统,也无法通过外部门改变其特性。 3D 打印技术可以提供替代的制造方法,可以生成具有前所未有复杂几何形状的物体。[17–19] 3D 打印包含多种工艺,可使用不同材料制造非常规结构。[20–22] 在光学和光电子领域,增材制造已经用于生产非球面透镜、微光学元件、波导、光子晶体、发光二极管 (LED)、探测器和传感器。 [19,23,24] 尽管 3D 打印具有光学质量和亚微米分辨率的宏观物体仍然具有挑战性,[25] 但已经提出了许多方法来提高可实现的精度、打印速度和打印物体的尺寸。[26–28] 重要的是,一些应用可能会利用从质量较低的表面生成的光图案,利用 3D 打印技术提供的设计灵活性和定制性。一个相关的例子是加密标签,[29,30] 人们非常希望能够用肉眼或低成本扫描仪识别生成的光图案,而无需笨重的光学元件和复杂的光学系统。[31,32]