Esquemas de assinatura digital Lattice-based e experimentação de certificados híbridos com criptografia pós-quântica

Abstract

Os algoritmos criptográficos pós-quânticos têm como premissa de segurança a dificuldade na resolução de problemas matemáticos que se conjecturam difíceis na computação quântica. O interesse em implantar esses algoritmos tem vindo a crescer por forma a que a informação esteja protegida contra ataques quânticos no futuro. O National Institute of Standards and Technology (NIST) tem, atualmente, aberto um concurso para a seleção de algoritmos criptográficos pós-quânticos [1]. Nesta dissertação estuda-se dois desses algoritmos, mais precisamente, os esquemas de assinatura digital qTESLA e Crystals-Dilithium, tendo como ferramenta principal, no que concerne à implementação não otimizada dos mesmos, o software SageMath. Embora o concurso da NIST seja um passo importante, é relevante que exista uma transição dos protocolos atuais para um novo modelo, integrando soluções híbridas. Nesse sentido, e tendo em vista uma melhor transição dos algoritmos clássicos, analisa-se a adaptação dos certificados à criptografia pós-quântica e faz-se a experimentação de certificados híbridos com os esquemas de assinatura já mencionados. Este trabalho foi desenvolvido em parceria com a Universidade do Minho e a Multicert.

The post-quantum cryptographic algorithms have as security premise the difficulty in solving mathematical problems that are conjectured difficult in quantum computing. The interest in implementing these algorithms has been growing so that the information is protected against quantum attacks in the future. The National Institute of Standards and Technology (NIST) has currently opened a call for selection of post-quantum cryptographic algorithms [1]. In this dissertation, two of these algorithms are studied, more precisely, the digital signature schemes qTESLA and Crystals-Dilithium, having as its main tool, regarding their non-optimized implementation, the SageMath software. Although the NIST contest is an important step, it is important that there is a transition from the current protocols to a new model, integrating hybrid solutions. In this sense, and with a view to a better transition from classical algorithms, the adaptation of certificates to post-quantum cryptography is analyzed and hybrid certificates are experimented with the signature schemes already mentioned. This work was developed in partnership with the University of Minho and Multicert.