|
DOI: 10.14489/vkit.2023.04.pp.049-060
Курышева А. А.
ОБЗОР КАНДИДАТОВ НА КВАНТОВОУСТОЙЧИВЫЕ ШИФРЫ
(с. 49-60)
Аннотация. Описаны основные направления развития криптографии. В частности, показана необходимость проведения активных исследований в области постквантовой криптографии, поскольку сегодня многие средства асимметричной криптографии основываются в математическом плане на теоретико-числовых задачах. Цель статьи – обзор последних тенденций в области постквантовой криптографии, обусловленных появлением квантовых алгоритмов, для отражения текущих проблем, возникающих в области современной криптографии. Основным методом исследования является анализ научной литературы за 2016 – 2022 гг. Подробно приведены основные типы постквантовых алгоритмов, дана сравнительная характеристика наиболее эффективных существующих постквантовых алгоритмов и схем электронной подписи. В частности, приведены исследования по квантовым компьютерам, обоснована необходимость разработки квантовоустойчивых шифров, описаны тип, особенности и параметры наиболее эффективных из них. Указаны вероятные сценарии наступления криптопрорыва и квантового превосходства. Активное использование квантовых алгоритмов приведет к значительному увеличению длины ключей и уменьшению производительности.
Ключевые слова: квантовоустойчивые шифры; информационная безопасность; постквантовая криптография; квантовая устойчивость; квантовый компьютер; квантовая безопасность; электронная подпись.
Kurysheva A. A.
OVERVIEW OF CANDIDATES FOR QUANTUM-RESISTANT CIPHERS
(pp. 49-60)
Abstract. This article describes the main trends in the development of cryptography, in particular, the need for active research in the field of postquantum cryptography. The purpose of the article was to review the latest trends in the field of post-quantum cryptography, due to the emergence of quantum algorithms, in order to reflect the current problems arising in the field of modern cryptography. The main method of research is the analysis of scientific literature for the period from 2016 to 2022. The use of quantum computer and quantum algorithms will significantly reduce the time of cracking keys with encryption and solve some types of cryptographic hash functions, which will lead to a significant increase in the length of keys and a decrease in performance. Due to the great economic influence of the USA, it is necessary to pay attention to the post–quantum NIST contests: from the algorithms under consideration, lattice-based algorithms will be standardized, which are the most reliable and efficient in terms of performance according to NIST, however, in order not to rely only on this type of algorithms, NIST selected alternative algorithms–isogeny–based, code–based, hash–based. So, there is a need to conduct research on the search for post-quantum algorithms of various types, which is confirmed by various NIST competitions. Post-quantum algorithms based on the computational difficulty of solving systems of many quadratic equations with many variables are also effective, such algorithms have not been considered by NIST, but they are relevant for further research. Since updating protocols, schemes and infrastructure objects must be carried out together with the introduction of new cryptographic algorithms, the replacement of currently used cryptographic algorithms can be very destructive and take decades, re-encryption with such a new algorithm of stored information and keys can also be used.
Keywords: Quantum-resistant ciphers; Information security; Post-quantum cryptography; Quantum stability; Quantum computer; Quantum security; Digital signature.
А. А. Курышева (Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
A. A. Kurysheva (St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
1. Токарева Н. Н. Симметричная криптография. Краткий курс: учеб. пособие. Новосибирск: Новосибирский государственный университет, 2012. 234 с.
2. Математические основы криптографии: тексты лекций для студентов специальности 1-98 01 03 «Программное обеспечение информационной безопасности мобильных систем» / составитель Е. И. Ловенецкая. Минск: БГТУ, 2019. 171 с.
3. Граймс Р. А. Апокалипсис криптографии / пер. с англ. В. А. Яроцкого. М.: ДМК-Пресс, 2020. 290 с.
4. Комарова А. В., Коробейников А. Г. Анализ основных существующих постквантовых подходов и схем электронной подписи // Вопросы кибербезопасности. 2019. № 2 (30). С. 58 – 68.
5. Souppaya M., Polk W. and Barker W. Getting Ready for Post-Quantum Cryptography: Exploring Challenges Associated with Adopting and Using Post-Quantum Cryptographic Algorithms / National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD: сайт. 28 April 2021. [Электронный ресурс]. URL: https://doi.org/10.6028/NIST.CSWP.04282021 (дата обращения: 01.11.2022).
6. Report on Post-Quantum Cryptography / L. Chen, S. Jordan, Y. K. Liu et al. // NIST IR 8105. National Institute of Standards and Technology. April 2016. 10 p. URL: https://doi.org/10.6028/NIST.IR.8105.
7. RBK: сайт. Financial Times узнала о квантовом превосходстве Google [Электронный ресурс]. URL: https://www.rbc.ru/rbcfreenews/5d85a8e69a794786afec5340 (дата обращения: 14.07.2022).
8. Quantum Computational Advantage Using Photons / Han-Sen Zhong, Hui Wang, Yu-Hao Deng et al. // Science. 2020. V. 370, Is. 6523. P. 1460 – 1463. DOI: 10.1126/science.abe8770
9. Вести.ru.Наука: сайт. Квантовый компьютер впервые неоспоримо превзошел классический [Электронный ресурс]. URL: https://www.vesti.ru/nauka/ article/2495601 (дата обращения: 14.07.2022).
10. Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации: сайт. Дорожная карта развития «сквозной» цифровой технологии «Квантовые технологии» [Электронный ресурс]. URL: https://digital.gov.ru/uploaded/files/ 07102019kvantyi.pdf (дата обращения: 14.07.2022).
11. Росатом: сайт. В России создана Национальная квантовая лаборатория [Электронный ресурс]. URL: https://www.rosatom.ru/journalist/covid-19/v-rossii- sozdana-natsionalnaya-kvantovaya-laboratoriya/ (дата обращения: 14.07.2022).
12. Status Report on the Third Round of the NIST Post-Quantum Cryptography Standardization Process, NIST IR 8413 / G. Alagic, D. Apon, D. Cooper et al. // National lnstitute of Standards and Technology. July 2022. 99 p. URL: https://doi.org/10.6028/NIST.IR.8413 (дата обращения: 14.07.2022).
13. Call for Additional Digital Signature Schemes for the Post-Quantum Cryptography Standardization Process [Электронный ресурс]. URL: https:// csrc.nist.gov/csrc/media/Projects/pqc-dig-sig/documents/ call-for-proposals-dig-sig-sept-2022.pdf (дата обращения: 01.11.2022).
14. NIST: сайт. Post-Quantum Cryptography: Digital Signature Schemes [Электронный ресурс]. URL: https://csrc.nist.gov/projects/pqc-dig-sig (дата обращения: 01.11.2022).
15. Молдовян Д. Н., Молдовян А. А., Молдовян Н. А. Новая концепция разработки постквантовых алгоритмов цифровой подписи на некоммутативных алгебрах // Вопросы кибербезопасности. 2022. № 1(47). С. 18 – 25. DOI: 10.21681/2311-3456-2022-1-18-25
1. Tokareva N. N. (2012). Symmetric cryptography. A brief course: textbook. Novosibirsk: Novosibirskiy gosudarstvenniy universitet. [in Russian language]
2. Lovenetskaya E. I. (2019). Mathematical basics of cryptography: Lecture texts for students of the specialty 1-98 01 03 "Software for information security of mobile systems". Minsk: BGTU. [in Russian language]
3. Grayms R. A. (2020). The apocalypse of cryptography. Moscow: DMK-Press. [in Russian language]
4. Komarova A. V., Korobeynikov A. G. (2019). Analysis of the main existing post-quantum approaches and electronic signature schemes. Voprosy kiberbezopasnosti, 30(2), pp. 58 – 68. [in Russian language]
5. Souppaya M., Polk W. and Barker W. (2021). Getting Ready for Post-Quantum Cryptography: Exploring Challenges Associated with Adopting and Using Post-Quantum Cryptographic Algorithms. National Institute of Standards and Technology. Gaithersburg. Available at: https://doi.org/10.6028/NIST.CSWP.04282021 (Accessed: 01.11.2022).
6. Chen L., Jordan S., Liu Y. K. et al. (2016). Report on Post-Quantum Cryptography. NIST IR 8105. National Institute of Standards and Technology. Available at: https://doi.org/10.6028/NIST.IR.8105
7. RBK. The Financial Times has learned about Google's quantum superiority. Available at: https://www.rbc.ru/rbcfreenews/5d85a8e69a794786afec5340 (Accessed: 14.07.2022). [in Russian language]
8. Zhong Han-Sen, Wang Hui, Deng Yu-Hao et al. (2020). Quantum Computational Advantage Using Photons. Science, Vol. 370, 6523, pp. 1460 – 1463. DOI: 10.1126/science.abe8770
9. Vesti.ru.Nauka. For the first time, the quantum computer has undeniably surpassed the classical. Available at: https://www.vesti.ru/nauka/ article/2495601 (Accessed: 14.07.2022). [in Russian language]
10. Ministry of Digital Development, Communications and Mass Media of the Russian Federation. The roadmap for the development of "end-to-end" digital technology "Quantum Technologies. Available at: https://digital.gov.ru/uploaded/files/ 07102019kvantyi.pdf (Accessed: 14.07.2022). [in Russian language]
11. Rosatom. A National Quantum Laboratory has been established in Russia. Available at: https://www.rosatom.ru/journalist/covid-19/v-rossii-sozdana-na-tsionalnaya-kvantovaya-laboratoriya/ (Accessed: 14.07.2022). [in Russian language]
12. Alagic G., Apon D., Cooper D. et al. (2022). Status Report on the Third Round of the NIST Post-Quantum Cryptography Standardization Process, NIST IR 8413. National lnstitute of Standards and Technology. Available at: https://doi.org/10.6028/NIST.IR.8413 (Accessed: 14.07.2022).
13. Call for Additional Digital Signature Schemes for the Post-Quantum Cryptography Standardization Process. Available at: https:// csrc.nist.gov/csrc/media/Projects/pqc-dig-sig/documents/call-for-proposals-dig-sig-sept-2022.pdf (Accessed: 01.11.2022).
14. NIST. Post-Quantum Cryptography: Digital Signature Schemes. Available at: https://csrc.nist.gov/projects/pqc-dig-sig (Accessed: 01.11.2022).
15. Moldovyan D. N., Moldovyan A. A., Moldovyan N. A. (2022). A New Concept for Developing Post-Quantum Digital Signature Algorithms on Non-Commutative Algebras. Voprosy kiberbezopasnosti, 47(1), pp. 18 – 25. [in Russian language] DOI: 10.21681/2311-3456-2022-1-18-25
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/vkit.2023.04.pp.049-060
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/vkit.2023.04.pp.049-060
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»