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，随着智能手机的普及，Slack 和 Line 等消息应用程序的使用已变得司空见惯。然而，在传统的消息应用程序中，用户的通信内容及其附带的元数据都暴露在服务器上，并且存在用户隐私受到公司和政府严重侵犯的情况。与此同时，近年来安全消息协议（SMP）的使用不断扩大，截至2019年SM市场规模预计为38亿日元，到2027年将增长至1万亿日元。由于SMP是一项具有重大社会意义且非常注重安全性的技术，因此第一个挑战是构建一个能够证明SMP密码安全性的安全模型，今年我们提取了SMP应该满足的通用安全要求并进行了建模。任何 SMP 应基于通用组合性 (UC) 框架实现的安全要求。此外，众所周知，量子计算机的实现将危及当前的密码技术，但由于目前还没有针对量子计算机的可扩展且安全的SMP，因此第二个问题是他还引用了开发可证明安全、可扩展和安全的SMP。高效的SMP。今年，我们将首先研究能够引发第一个主题中确定的各种安全要求的密码元素技术，然后，在列为候选的多种密码元素技术中，我们还将研究它们对于量子计算机是否安全高效。着眼于实用性和可扩展性，我们创建了模块化 SMP 配置并进行了实施实验。该研究获得的相关成果被IACR主办的密码学领域国际顶级会议CRYPTO和EUROCRYPT、ACM主办的安全领域国际顶级会议ACM CCS以及三个期刊接受发表。

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）

Group Signatures and More from Isogenies and Lattices: Generic, Simple, and Efficient

来自同源和格的群签名和更多内容：通用、简单且高效

• DOI: 10.1007/978-3-031-07085-3_4
• 发表时间: 2022
• 期刊: EUROCRYPT 2022
• 作者: Beullens Ward;Dobson Samuel;Katsumata Shuichi;Lai Yi-Fu;Pintore Federico
• 通讯作者: Pintore Federico