摘要:面对日益发展的量子计算能力对当前加密协议构成重大威胁,对后量子加密的需求日益迫切。本文对专门应用于数字签名的各种后量子加密算法的性能进行了全面分析。本文重点介绍了使用 liboqs 库对选定算法(包括 CRYSTALS-Dilithium、Falcon 和 SPHINCS+)进行实现和性能分析。性能测试揭示了密钥对生成、文件签名和签名验证过程的见解。与著名且流行的 RSA 算法的比较测试突出了安全性和时间效率之间的权衡。结果有助于为特定的 5G/6G 服务选择安全高效的密码。
基于不断增长的物联网(IoT)世界,在低端设备上部署加密协议的冲动需要最佳的设计和基础加密算法的实施,以实现小型通信和计算成本,同时保留了销售数据的隐私。靶向嵌入式设备时,低带宽,约束内存和有限的处理功率的方案很常见;但是,由于可以传达的敏感信息,仍然存在安全要求。在我们的工作中,我们满足了在计算能力,能源和功耗以及内存使用方面对最佳和安全的加密原始实施设计的需求,以适应现代基于ARM的基于ARM的受限设备上的经典和量词后密码系统的部署。
使用有限域上的椭圆曲线 (EC) 的加密协议是全球闻名的数字签名生成和验证 [1] 以及相互认证方法。EC 加密操作耗费时间和能源,但比 RSA [2] 快得多。此外,椭圆曲线密码 (ECC) 使用的加密密钥比 RSA 短得多,但提供相同的安全级别。这减少了发送和接收消息所需的时间和能源。这些特性使 ECC 对资源受限的设备非常有吸引力,这些设备不仅需要高级别的安全性,还需要低功耗的实时通信和数据处理。这在物联网 (IoT)、自动驾驶、电子健康、工业 4.0 和许多其他应用领域具有重要意义。
量子计算的不断增长对传统加密系统构成了严重的挑战。量子计算产生的主要风险之一是它通过利用Shor's算法等技术来克服经典的公共密钥加密的潜力。这些由椭圆曲线离散对数问题(EC-DLP),离散对数问题(DLP)和整数分解(如果)问题组成。经典的加密技术(例如RSA,Diffie-Hellman和Elliptic Curve Cryptography(ECC))基于这些问题。这些加密协议一旦足够强大,就可以通过量子计算机破坏,从而使其无用并危害当代通信系统的安全性。这种新兴风险强调了迫切需要开发可以抵抗量子攻击的加密解决方案。
安全通信是自由社会的基石,对关键基础设施的可靠运行至关重要。加密方法对于确保这一点至关重要。然而,量子计算的发展意味着今天使用的加密协议可能在可预见的未来被解密,这就是为什么迫切需要“量子安全”的加密通信方式。量子密钥分发(QKD)这一新兴技术基于量子力学原理实现物理安全通信,而能够在更长距离上传输或交换量子态的技术被统称为量子通信。本报告概述了量子通信的技术和技术代际,分析了研究、工业化、测试基础设施和市场等领域的发展,并讨论了技术主权在量子通信中的相关性。
摘要这项研究工作着重于零知识密码学及其在区块链技术中的应用。零知识加密的理论基础,其实际应用和局限性得到了解决,并探讨了适用于区块链的现有协议。在区块链的背景下,讨论了隐私和机密性的挑战,以及这种类型的密码学如何减轻这些挑战。检查了几个加密协议,并提供了通过Zkledger系统实现的示例。最后,确定了该领域的一些当前挑战,包括计算效率,可伸缩性和互操作性。该工作室旨在提供应用于区块链的零知识加密的最新愿景,并作为该领域未来研究的起点。
我们的ECC IP核心代表了一种前沿解决方案,该解决方案将椭圆曲线加密的功能带到您的系统中。考虑到多功能性和性能,该IP核心支持一系列必需算法,包括点乘法,ECDSA签名生成和ECDSA签名验证。具有执行点乘法的能力,我们的ECC IP核心可以实现有效和安全的椭圆曲线操作。点乘法是椭圆曲线密码学中的基本操作,允许曲线上的点的标量乘法。此操作构成了各种加密协议的基础,包括密钥生成,密钥协议和数字签名。
量子计算机带来的威胁可能导致网络系统灾难性故障,既通过直接攻击也通过破坏信任。通过采用旨在抵抗量子攻击的新型加密工具,可以减轻量子威胁。这些所谓的量子安全加密工具本质上可以是传统的,也可以是量子的。第一种相当于采用基于问题的加密协议,这些问题对于量子计算机来说也是困难的,或者至少是人们强烈认为困难的。第二种量子安全工具基于量子现象本身,例如量子密钥分发(Nielsen & Chuang,2002)。然而,过渡到量子安全加密既艰巨又微妙(Mosca M.,2013):它需要开发和部署硬件和软件解决方案、建立标准、迁移遗留系统等等。
量子技术正在迅速发展,并有可能创新沟通和计算远远超出当前的可能性。在适合运行量子技术协议的可能的平台形式中,在过去的几十年中,量子光学元件对光学系统的可用性和多功能性受到了很多关注。除了研究量子力学的基本原理外,还为多种应用(例如量子状态工程,量子通信和量子加密协议),增强的元学和感测,量子光学整合循环,量子成像和量子生物学效应进行了研究。在本期特刊中,我们收集了一些论文,还对一些最近的研究活动进行了综述,这些研究表明了量子光学技术在量子技术的发展中的潜力。
