Attacking and defending post-quantum cryptography candidates

Abstract

Em criptografia pós-quântica, estamos interessados em esquemas criptográficos baseados em problemas cuja solução, acredita-se, não pode ser encontrada eficientemente nem com o uso de computadores quânticos. Esta dissertação, escrita no formato de coletânea de artigos, apresenta contribuições originais sobre a segurança e implementação de três candidatos a esquemas pós-quânticos: HQC, PKP e BIKE. Ambos HQC e BIKE são esquemas de encapsulamento de chaves (KEM) baseados em códigos corretores de erros que foram selecionados pelo NIST como candidatos alternativos em seu processo de padronização de esquemas pós-quânticos. O problema do núcleo permutado (PKP) é um problema NPdifícil que pode ser usado para instanciar esquemas pós-quânticos de assinaturas digitais. A primeira contribuição é um ataque ao HQC usando informações sobre o tempo de execução do algoritmo de encriptação. Este ataque permite a um atacante recuperar a chave privada de uma vítima após medir o tempo de execução de 400 milhões de operações de decriptação, considerando parâmetros para 128 bits de segurança. A segunda contribuição consiste no primeiro ataque a uma generalização do PKP para corpos pequenos. Para parâmetros que prometem 80 bits de segurança, o ataque recupera uma fração de 2 −40 das chaves com apenas 2 48 operações, e aproximadamente 7.2% das chaves com 2 62 operações.A terceira e última contribuição consiste num novo algoritmo de decriptação para o BIKE.