单次签名、量子与经典绑定以及可置换置换的遮蔽

Omri Shmueli; Mark Zhandry

单次签名、量子与经典绑定以及可置换置换的遮蔽

密码学与安全 2025-07-17 v1 量子物理

作者: Omri Shmueli , Mark Zhandry

摘要

单次签名(One-shot signatures, OSS)由 Amos、Georgiou、Kiayias 和 Zhandry 在 STOC'20 中提出。OSS允许对恰好一条消息进行签名,随后签名密钥自毁,从而阻止对第二条消息进行签名。虽然在经典语境下不可能实现 OSS,但 Amos 等人指出,利用 no-cloning 原理,使用量子签名密钥可能实现 OSS。OSS此后成为重要的概念工具,在去中心化环境和量子密码学中广泛应用,并且与经典绑定与坍缩绑定在后量子哈希和承诺方面的分离密切相关。然而,已知唯一的 OSS 构造仅在经典 oracle 模型下给出,且其论证最终被发现包含致命缺陷。因此,即使在经典理想化模型中,OSS 的存在性也长期未定。我们给出首个标准模型下的 OSS,在(sub-exponential) indistinguishability obfuscation (iO) 和 LWE 假设下具有可证明安全性。这也给出了经典与坍缩绑定之间首个标准模型分离,解决了十年前的开放问题。我们在此过程中还给出一种相对于经典 oracle 的无条件安全构造。为实现标准模型构造,我们发展了可置换伪随机置换(permutable PRPs)的概念,并展示了其在将涉及随机置换的 oracle 证明转化为基于遮蔽的证明方面的作用。具体而言,遮蔽可置换 PRPs 即提供一种全域(trapdoor one-way permutation),从而解决了另一个十年前的难题:如何从(sub-exponential) iO 和单向函数构造此类对象。

关键词

单次签名量子绑定经典绑定遮蔽可置换 PRPs indistinguishability 遮蔽 LWE

引用

@article{arxiv.2507.12456,
  title  = {On One-Shot Signatures, Quantum vs Classical Binding, and Obfuscating Permutations},
  author = {Omri Shmueli and Mark Zhandry},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.12456},
  year   = {2025}
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单次签名、量子与经典绑定以及可置换置换的遮蔽

摘要

关键词

引用

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