NewHope 的错误依赖性分析
密码学与安全
2020-03-09 v3
摘要
在提交给 NIST 后量子密码 (PQC) 项目的众多方案中，NewHope 是一种基于环上误差学习 (Ring-LWE) 问题的有前景的密钥封装机制 (KEM)。由于 NewHope 是通过将 Fujisaki-Okamoto 变换应用于抗不可区分（IND）-选择明文攻击的公钥加密而得到的抗 IND-选择密文攻击 KEM，因此需要精确计算解密失败率 (DFR) 以保证对利用解密失败的攻击具有恢复力。然而，NewHope 当前 DFR 的上界相当宽松，因为压缩噪声、NewHope 编解码的影响以及中心二项分布的近似效应未被充分考虑。此外，由于 NewHope 是基于 Ring-LWE 的密码系统，存在错误系数间错误依赖的问题，这使得精确 DFR 计算困难。本文中，我们利用约束松弛和并集界推导了比当前上界紧得多的 DFR 上界。特别地，上述因素在新上界推导中均被考虑，且中心二项分布未被近似为亚高斯分布。另外，由于考虑了错误依赖，新上界比先前上界更贴近真实 DFR。进而，为便于计算 NewHope 参数下的新上界，利用 Chernoff-Cramer 界对新上界进行参数化。由于新上界远低于 PQC 的 DFR 要求，该 DFR 余量被用于提升 NewHope 的安全性和带宽效率。结果，NewHope 的安全级别提升了 7.2%，或带宽效率提升了 5.9%。
引用
@article{arxiv.1910.00432,
title = {Analysis of error dependencies on NewHope},
author = {Minki Song and Seunghwan Lee and Eunsang Lee and Dong-Joon Shin and Young-Sik Kim and Jong-Seon No},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.00432},
year = {2020}
}
备注
The full citation to the IEEE published work with a Digital Object Identifier (DOI) 10.1109/ACCESS.2020.2977607, 31 pages, 10 figures