楕円曲線を用いる公開鍵暗号のハードウェア高位合成実装の研究

椭圆曲线公钥密码硬件高级综合实现研究

基本信息

批准号：
22K12030
负责人：
白勢政明
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Future University-Hakodate
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12030/
关键词：
暗号ハードウェア高位合成楕円曲線耐量子計算機暗号実装

项目摘要

高位合成は，ハードウェア記述言語の代わりにC言語のようなプログラミング言語を用いてハードウェアを設計する手法である．本研究での高位合成によるハードウェア実装の対象とには，現在一般的に普及している楕円曲線暗号，近い将来必要となることが予想され耐量子計算機暗号の一つの同種写像暗号，研究代表者が考案した楕円曲線のMe演算を用いる暗号を考えている．最初の2つの共通点は，前方秘匿性を有した公開鍵暗号を構成できる点である．Me演算を用いて前方秘匿性を持つ公開鍵暗号を構成できるかどうかは，現時点では不明である．同種写像暗号は他の耐量子計算機暗号より鍵長が短いという長所と暗号処理が遅いという欠点を持つ．研究代表者は，Me演算のn回の繰り返しの類似であるMeスカラー倍を改良し（第2Meスカラー倍と呼ぶ）スカラー値を正の有理数に拡張できることを示した．また従来のMeスカラー倍にはなかった第2Meスカラー倍の性質があることを証明した[1]．また，[1]で提示した第2Meスカラー倍の性質を利用することで，暗号技術の一つである対話式ゼロ知識証明を構成できることを示した[2]．これはMe演算による暗号プロトコルの開発の初の成功例である．更に[4]では．効率性は悪いもののMe演算を用いてディジタル署名が構成できそうなことを示した．同種写像暗号の一種のCSIDHに対して，複数の多倍長整数演算ライブラリを用いて実装を行い，比較を行った[3]．この成果は高位合成に活用することができる．

高级合成是一种使用编程语言（例如C语言）而不是硬件说明语言设计硬件的方法。在这项研究中，使用高级合成的硬件实施的目标是流行的椭圆曲线密码学，这是Quantum抗量子加密的同质映射密码学之一，在不久的将来是必要的，并且使用主要研究员为椭圆形曲线计算的密码学。前两个共同点是，可以通过前瞻性保密来构建公共密钥密码学。目前尚不清楚是否可以使用ME操作来构建具有前向保密的公共密钥密码学。相同类型的映射密码具有比其他抗量子计算机密码较短的键长度的优点，并且在加密处理中较慢的缺点。主要研究者表明，与ME操作的n迭代相似的ME标量双重可以扩展到正理性数字（称为第二个ME标量值双重）。它还证明了第二个ME标量时有一个属性，该属性与传统的ME标量时间不同[1]。此外，通过利用[1]中介绍的第二个ME标量多个的属性，我们已经表明，可以构建交互式零知识证明，这是加密技术之一[2]。这是使用ME操作开发加密协议的第一个成功示例。此外，在[4]中。尽管效率低下，但可以使用我的操作构建数字签名。使用多个多折整数算术库实施了一种类型的CSIDH，一种均匀的映射加密图，并比较[3]。该结果可以用于高级合成。