Development of Practical Post-Quantum Secure Messaging Protocols

实用后量子安全消息协议的开发

• 批准号: 22K17892
• 负责人: 勝又 秀一
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17892/
• 关键词: 耐量子計算機暗号; セキュアメッセージング; Messaging Layer Security; 暗号理論; 汎用的結合可能性フレームワーク

近年スマートフォンの普及に伴い、SlackやLine等のメッセージングアプリの利用が日常となっている。しかし、従来のメッセージングアプリでは、利用者の通信内容やそれに付随するメタデータは全てサーバーに筒抜けになっており、利用者のプライバシが著しく企業や政府によって侵害される事例がある。それに伴い、ここ数年はセキュアメッセージングプロトコル(SMP)の利用が拡大しており、SMの市場規模は2019年時点で3.8千億円、そして、2027年までには1兆円までに成長すると推測されている。SMPは社会的意義が高く、安全性が非常に重視される技術であるため、まず、1つ目の課題として、SMPの暗号学的安全性を証明できるための安全性モデルの構築を挙げ、本年度は、SMPが満たすべき普遍的安全性要件を抽出し、汎用的結合可能性(UC)フレームワークを元に、任意のSMPが達成すべき安全性要件のモデル化を行った。さらに、量子計算機が実現することで、現行の暗号技術が危殆化することが知られてるが、未だスケーラブルな耐量子計算機安全なSMPがなかったため、2つ目の課題として、量子計算機に対しても証明可能安全、かつ、スケー ラブルで効率的なSMPの開発を挙げた。本年度は、まず１つ目の課題で洗い出した各種安全性要件を誘発することができる暗号要素技術を調査し、その後、候補に挙がる複数の暗号要素技術の中でも量子計算機に対しても安全、効率的かつスケーラブルなものに着目し、SMPのモジュ ラー構成を行い、実装実験行った。本研究で得られた関連成果は、IACRが主催する暗号理論分野トップ国際会議CRYPTOと EUROCRYPT、 ACMが主催するセキュリティ分野トップ国際会議ACM CCS、そして論文誌3件に採録された。

近年来，随着智能手机的传播，Slack和Line等消息传递应用程序的使用已成为司空见惯。但是，在传统的消息传递应用程序中，所有用户通信和随附的元数据都会在服务器上捕获，并且在某些情况下，公司和政府严重侵犯了用户的隐私。结果，在过去的几年中，使用安全消息传递协议（SMP）一直在扩展，据估计，截至2019年，SM市场规模将增至3800亿日元，到2027年，到1万亿日元。由于SMP是一项高度社会相关的技术，并且高度强调了安全性，因此，首先要确定安全模型的安全模型，以确立SEMPS的安全模型。今年，我们提取了SMP应满足的通用安全要求，并根据SMP根据一般约束势（UC）框架实现的安全要求进行了建模。此外，众所周知，量子计算机的实现将损害当前的加密技术，但是由于仍然没有可扩展的，具有可扩展性的，具有量子计算机的，安全性，SMP的SMP，因此第二个问题是开发可证明可以证明量子计算机的安全且可扩展的SMP。今年，我们首先研究了可以诱导第一期中确定的各种安全要求的密码元素技术，然后专注于候选者的多个加密元素技术，这些技术是安全，高效且可扩展的量子计算机，并进行了SMP模块化配置和实施实验实验。从这项研究中获得的相关结果是在Crypto和Eurocrypt中收集的，Crypto和Eurorypt是由IACR组织的最高国际加密理论会议，这是ACM组织的最高国际安全理论国际会议，以及三篇文章。

项目成果

An Efficient and Generic Construction for Signal’s Handshake (X3DH): Post-quantum, State Leakage Secure, and Deniable

• DOI: 10.1007/s00145-022-09427-1
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: Journal of Cryptology
• 影响因子: 3
• 作者: Keitaro Hashimoto;Shuichi Katsumata;Kris Kwiatkowski;Thomas Prest

Direct computation of branching programs and its applications to more efficient lattice-based cryptography

• DOI: 10.1007/s10623-022-01104-5
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Designs, Codes and Cryptography
• 作者: Shuichi Katsumata;Toi Tomita;Shota Yamada

PQShield(英国)

PQShield（英国）

University of Bari(イタリア)

巴里大学（意大利）

How to Hide MetaData in MLS-Like Secure Group Messaging

如何在类似 MLS 的安全组消息传递中隐藏元数据

• DOI: 10.1145/3548606.3560679
• 发表时间: 2022
• 期刊: ACM CCS 2022
• 作者: Hashimoto Keitaro;Katsumata Shuichi;Prest Thomas
• 通讯作者: Prest Thomas