Practical quantum-computer resistant signature schemes

实用的抗量子计算机签名方案

基本信息

项目摘要

Digital signatures are the most popular cryptographic primitives in practice. They guarantee the authenticity of data and documents and allow to determine the origin of data. In practice, three digital signature schemes are used: RSA, DSA, and EC_DSA. If all those methods become insecure, the resulting damage will be immense. This situation will occur if it is possible to construct quantum computers with sufficient capacity. It is therefore important to provide alternative digital signature schemes.In the DFG project "Provably secure, efficient and long-term secure variations of the Merkle signature scheme" (GZ: BU 630/19-1), which is the basis of the present application, the hash-based signature scheme XMSS [BDH11] and its extension XMSSMT were developed. Their security was proven, and their efficiency was demonstrated theoretically and practically.The aim of this project is to make XMSS and XMSSMT usable in practice. This will be done in cooperation with the company genua mbH (IT security products) by achieving the following goals:1. Open-source implementation, including handling the statefulness, parameter selection, and side channel analysis,2. Standardization preparation,3. Integration in communications protocols.In the context of achieving the first objective several open problems are to be solved, which enable the integration in the open source libraries OpenSSL (C/C++) and Bouncy Castle (JAVA), and the integration has to be done. The first problem is how to deal with the statefulness of both schemes, which requires that at any time a consistent state exists, without limiting the performance too much. This is not required by the schemes used today. The second problem is the optimization of parameter sets for different platforms. Namely, the schemes have a plurality of parameters, in contrast to traditional schemes. The third problem is the side-channel analysis, which is required for the implementation to be secure.The preparation of standardization includes a RFC draft and a draft for an ISO standardization. It also includes the presentation and discussion of the drafts in the relevant standardization bodies.As part of the work on the third goal, quantum-computer resistant variants of TLS, SSH and S/MIME are developed. This is achieved by integrating XMSS and XMSSMT. It requires the development of appropriate formats and interfaces as well as an implementation.When the three goals are achieved, XMSS and XMSSMT will be usable for common applications.
数字签名是实践中最常用的密码学原语。它们保证数据和文件的真实性,并允许确定数据的来源。在实践中,使用三种数字签名方案:RSA、DSA和EC_DSA。如果所有这些方法都变得不安全,所造成的损害将是巨大的。如果有可能构建具有足够容量的量子计算机,这种情况就会发生。在DFG项目“Provably secure,efficient and long-term secure variations of the Merkle signature scheme”(GZ:BU 630/19-1)中,开发了基于散列的签名方案XMSS [BDH 11]及其扩展XMSSMT,该方案是本申请的基础。本课题的目的是使XMSS和XMSSMT在实际中得到应用。这将通过与公司genua mbH(IT安全产品)合作实现以下目标:1.开源实现,包括处理状态、参数选择和边通道分析;标准化澄清,3.通信协议的集成。在实现第一个目标的背景下,要解决几个开放的问题,这使得在开源库OpenSSL(C/C++)和Bouncy Castle(JAVA)中的集成成为可能,并且必须完成集成。第一个问题是如何处理这两种方案的状态性,这要求在任何时候都存在一致的状态,而不会过多地限制性能。这不是今天使用的方案所要求的。第二个问题是针对不同平台的参数集的优化。即,与传统方案相比,该方案具有多个参数。第三个问题是侧信道分析,这是实现安全所必需的。标准化的准备包括RFC草案和ISO标准化草案。作为第三个目标工作的一部分,开发了TLS、SSH和S/MIME的量子计算机抵抗变体。这是通过集成XMSS和XMSSMT来实现的。它需要开发适当的格式和接口以及实现。当这三个目标实现时,XMSS和XMSSMT将可用于常见的应用程序。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hash-Based Signatures: State of Play
  • DOI:
    10.1109/msp.2017.3151334
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Denis Butin
  • 通讯作者:
    Denis Butin
Real-World Post-Quantum Digital Signatures
现实世界的后量子数字签名
  • DOI:
    10.1007/978-3-319-25360-2_4
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Gazdag;Buchmann
  • 通讯作者:
    Buchmann
Post-quantum authentication in OpenSSL with hash-based signatures
OpenSSL 中使用基于哈希的签名进行后量子身份验证
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Johannes Buchmann其他文献

Professor Dr. Johannes Buchmann的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Johannes Buchmann', 18)}}的其他基金

Constitutional Compliant Electronic Voting
符合宪法的电子投票
  • 批准号:
    170530122
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Improving and Combining Gröbner bases and SAT solving techniques for algebraic cryptanalysis
改进并结合 Gröbner 基和 SAT 求解技术进行代数密码分析
  • 批准号:
    171743725
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Parallelizing and implementing algorithms for cryptanalysis on graphics cards
在显卡上并行化和实现密码分析算法
  • 批准号:
    181429555
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Beweisbar sichere, effiziente und langfristig sichere Varianten des Merkle Signaturverfahrens
Merkle 签名过程的可证明安全、高效且长期安全的变体
  • 批准号:
    164415288
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Juristisch-informatische Modellierung von Online-Wahlen
在线选举的法律计算机科学建模
  • 批准号:
    120892770
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Effiziente und sichere Public-Key-Kryptographie für das Zeitalter der Quantencomputer
量子计算机时代高效、安全的公钥密码学
  • 批准号:
    5412648
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Kryptosysteme auf der Grundlage elliptischer Kurven
基于椭圆曲线的密码系统
  • 批准号:
    5201942
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Kryptosysteme auf der Grundlage algebraischer Zahlkörper
基于代数数域的密码系统
  • 批准号:
    5142616
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
  • 批准号:
    24ZR1403900
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Simulation and certification of the ground state of many-body systems on quantum simulators
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    40 万元
  • 项目类别:
Mapping Quantum Chromodynamics by Nuclear Collisions at High and Moderate Energies
  • 批准号:
    11875153
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高温气化过程中煤灰矿物质演变规律的量子化学计算与实验研究
  • 批准号:
    50906055
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
广义Besov函数类上的几个逼近特征
  • 批准号:
    10926056
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    3.0 万元
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
基于量子点多色荧光细胞标志谱型的CTC鉴别与肿瘤个体化诊治的研究
  • 批准号:
    30772507
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
驻波场驱动的量子相干效应的研究
  • 批准号:
    10774058
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
量子计算电路的设计和综合
  • 批准号:
    60676020
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    31.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
半导体物理中的非线性偏微分方程组
  • 批准号:
    10541001
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    4.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
量子点技术对细胞表面蛋白和受体在体内分布的研究
  • 批准号:
    30570686
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Scalable and Automated Tuning of Spin-based Quantum Computer Architectures
基于自旋的量子计算机架构的可扩展和自动调整
  • 批准号:
    2887634
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CAREER: Complexity Theory of Quantum States: A Novel Approach for Characterizing Quantum Computer Science
职业:量子态复杂性理论:表征量子计算机科学的新方法
  • 批准号:
    2339116
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Enabling Scalable and Resilient Quantum Computer Architectures through Synergistic Hardware-Software Co-Design
职业:通过协同硬件软件协同设计实现可扩展且有弹性的量子计算机架构
  • 批准号:
    2340267
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Directed evolution of broadly fungible biosensors
广泛可替代生物传感器的定向进化
  • 批准号:
    10587024
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Development of an apoptosis biosensor for monitoring of breast cancer
开发用于监测乳腺癌的细胞凋亡生物传感器
  • 批准号:
    10719415
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Developing a nucleic acid force field with direct chemical perception for computational modeling of nucleic acid therapeutics
开发具有直接化学感知的核酸力场,用于核酸治疗的计算建模
  • 批准号:
    10678562
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
A next-generation extendable simulation environment for affordable, accurate, and efficient free energy simulations
下一代可扩展模拟环境,可实现经济、准确且高效的自由能源模拟
  • 批准号:
    10638121
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Quantum Error Correction in Neutral Atom Quantum Computer
中性原子量子计算机中的量子纠错
  • 批准号:
    2889069
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Towards a Quantum-Mechanical Understanding of Redox Chemistry in Proteins
对蛋白质氧化还原化学的量子力学理解
  • 批准号:
    10606459
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
System software construction of quantum computer clusters with quantum interconnect
量子互联量子计算机集群系统软件构建
  • 批准号:
    22KJ1436
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了