量子密码分析始于 Shor [40] 的开创性工作,他证明了 RSA 和 Diffie-Hellman 密码体制可以被量子计算机破解。Simon 算法 [41] 的工作原理非常相似,它可以在 ( { 0 , 1 } n , ⊕ ) 中找到一个隐藏周期,但它最近才开始应用于密码分析。2010 年,Kuwakado 和 Morii [29] 展示了如果允许对手进行叠加查询,如何在量子多项式时间内区分三轮 Feistel 网络和随机排列。后来,人们在这种情况下获得了更多结果 [30, 24, 31]。然而,尽管令人印象深刻,但这些破解需要叠加查询模型,在该模型中,攻击者可以将原语作为量子预言机进行访问;例如,对具有未知密钥的密码进行量子加密查询。在本文中,我们首次在标准查询模型中应用了 Simon 算法,表明上述中断可能会在该模型中产生影响。这也是量子隐藏周期算法在仅使用经典查询的对称密码学中的首次应用。我们的核心结果之一是,在解决具有隐藏结构的碰撞搜索问题时,我们可以用多 (n) 个量子比特替换指数大小的内存。即使时间加速仍然是二次的,这也为量子对手带来了之前意想不到的优势。
具有足够规模和复杂程度的量子计算机(也称为密码分析相关量子计算机 (CRQC))威胁着非对称加密的安全性。尽管尚不清楚这种计算机的确切到来时间,但对受非对称加密保护的信息的威胁现在就存在,因为对手可以收集当前加密的数据,并在有足够的量子计算时破解它。非对称加密,即同时使用公钥和私钥的加密,在联邦政府、州、地方、部落和领土政府 (SLTT) 以及美国关键基础设施中无处不在。
通过采用量子密钥分发,组织可以保护其通信基础设施免受当今以及未来的各种网络威胁。黑客已经在使用诸如收集和解密之类的技术,即在今天抓取和存储数据,目的是在超级计算机的进步、量子计算机的实现或发现新的密码分析技术后,能够解密数据。借助 QKD,任何需要长期保护的数据不仅在当今的 IT 环境中是安全的,而且在即将到来的量子时代也能得到未来的保护。许多行业都需要强大的安全性。在医疗保健领域,该技术已被用于确保
摘要。XL首先是为了解决有限范围内确定的或过度确定的方程式系统,作为对多个密码系统的“代数攻击”。通过此类攻击(包括流密码)对基本的密码分析一直存在稳定的公告(例如,toyocrypt),PKC和更具争议性的密码(AES/Rijndael和Serpent)。对XL的先前讨论通常在模拟中很重,这当然很有价值,但我们希望更多地关注理论,因为理论和模拟必须互相验证,并且有些细微差别不易与模拟。在最近的这个方向上付出了更多的努力,但其中大部分仅限于大小的大基地,通常等于
摘要。使用近邻搜索技术进行筛选是基于格的密码分析中一种众所周知的方法,在经典 [BDGL16] 和量子 [BCSS23] 设置中,它都能为最短向量问题提供当前最佳的运行时间。最近,筛选也已成为基于代码的密码分析中的重要工具。具体来说,使用筛选子程序,[GJN23、DEEK24] 提出了信息集解码 (ISD) 框架的变体,该框架通常用于攻击解码问题的密码相关实例。由此产生的基于筛选的 ISD 框架产生的复杂度接近于解码问题中性能最佳的经典算法,例如 [BJMM12、BM18]。因此,很自然地会问量子版本的表现如何。在这项工作中,我们通过设计上述筛选子程序的量子变体引入了第一个用于代码筛选的量子算法。具体来说,使用量子行走技术,我们提供了比 [DEEK24] 中最著名的经典算法和使用 Grover 算法的变体更快的速度。我们的量子行走算法通过添加一层局部敏感过滤来利用底层搜索问题的结构,这一灵感来自 [CL21] 中用于格子筛选的量子行走算法。我们用数值结果补充了对量子算法的渐近分析,并观察到我们对代码筛选的量子加速与在格子筛选中观察到的类似。此外,我们表明,基于筛选的 ISD 框架的自然量子类似物并没有比第一个提出的量子 ISD 算法 [Ber10] 提供任何加速。我们的分析强调,应该对该框架进行调整,以超越最先进的量子 ISD 算法 [KT17,Kir18]。
代码和晶格具有许多数学相似性;代码定义为在有限字段上的向量空间的子空间,通常具有锤式度量,而晶格是欧几里得向量空间的离散子组。在过去的二十年中,两个对象在加密中都发现了相似的应用。可以依靠在给定目标(称为解码的任务)中找到密码或近距离晶格点的硬度来构建代码和基于晶格的加密系统。 在这两个学科中,都通过识别其硬度来源(通过减少)和设计算法来解决它来研究解码难度(通过密码分析)。 ,尽管有很多相似之处,但很少有作品通过通过通用语言并行研究,在加密环境中仔细研究了更仔细的代码和latices。 这次演讲的目的是在代码和晶格之间展示字典,以表明研究解码难度的技术证明是相同的。 我们将主要将注意力集中在傅立叶二元上,正如我们将看到的那样,这是获得最差的案例减少(经典或量子)的关键工具,或了解代码和晶格的最新双重攻击。代码和基于晶格的加密系统。在这两个学科中,都通过识别其硬度来源(通过减少)和设计算法来解决它来研究解码难度(通过密码分析)。,尽管有很多相似之处,但很少有作品通过通过通用语言并行研究,在加密环境中仔细研究了更仔细的代码和latices。这次演讲的目的是在代码和晶格之间展示字典,以表明研究解码难度的技术证明是相同的。我们将主要将注意力集中在傅立叶二元上,正如我们将看到的那样,这是获得最差的案例减少(经典或量子)的关键工具,或了解代码和晶格的最新双重攻击。
Shor 算法 [16] 引入了整数分解问题和离散对数问题的多项式时间可解性,这对公钥密码原语造成了巨大的量子威胁。对于对称密钥方案,长期以来,Grover 算法 [7] 被认为是最佳攻击方式,它通过一个二次因子加速了私钥的穷举搜索。因此,将密钥长度加倍可抵御此类攻击,将方案的量子安全性提升到经典方案的水平。利用 Simon 算法 [17] 的强大功能,Kuwakado 和 Mori 对 3 轮 Feistel [13] 的选择明文攻击和对 Even-Mansour 密码 [14] 的量子攻击为量子环境下对称密钥方案的密码分析开辟了新的方向。
网络安全和基础设施安全局 (CISA)、国家安全局 (NSA) 和国家标准与技术研究所 (NIST) 制定了这份情况说明书,旨在向组织(尤其是那些支持关键基础设施的组织)通报量子能力的影响,并通过制定量子就绪路线图来鼓励尽早规划向后量子加密标准的迁移。NIST 正在努力发布第一套后量子加密 (PQC) 标准,该标准将于 2024 年发布,以防范未来可能具有对抗性的密码分析相关量子计算机 (CRQC) 能力。CRQC 可能会破坏当今用于保护信息系统的公钥系统(有时称为非对称加密)。
摘要。引入无需海关官员直接参与的通过信息系统执行海关业务的技术,以及不断变化的政治局势和美国及其盟国对俄罗斯联邦实施制裁,大大增加了确保海关当局信息安全的重要性。量子信息学领域的成果清楚地证明了量子技术的巨大技术潜力。密码分析相关或重要的量子计算机可能威胁民用和军用通信系统,包括海关当局和外贸活动个人参与者的信息系统。在这种情况下,越来越需要提前为可能发生的碰撞做好准备,并采取一切必要措施来防止上述量子威胁,包括制定相关优先措施计划。