Abstract

Multidimensional public key cryptography is a candidate for post-quantum cryptography, and it makes it possible  to generate particularly short signatures and quick verification. The Rainbow signature scheme proposed by J. Dean and D. Schmidt is such a multidimensional cryptosystem and it is considered to be protected against all known attacks. The need for research on Rainbow ES is justified by the fact that there is a need to develop and adopt a post-quantum national securities standard, and that in the process of the US NIST competition on the mathematical basis of cryptographic transformation method Rainbow, promising results. Therefore, it is considered important to take them into account and use them in Ukraine. The Rainbow signature scheme can be implemented simply and efficiently using linear algebra methods over a small finite field and, in particular, creates shorter signatures than those used in RSA and other post-quantum signatures [1]. In the 2nd round of NIST PQC, protected sets of Rainbow parameters are offered and several attacks on them are analyzed [1]. When comparing ES, preference is given to ES algorithms that have been selected according to unconditional criteria, as well as those that have better indicators for integral conditional criteria, because such a technique is more rational. In particular, the Rainbow-Band-Separation (RBS) attack [2] is the best known Rainbow attack with a certain set of parameters and is important. The Rainbow-Band-Separation attack restores the Rainbow secret key by solving certain systems of quadratic equations, and its complexity is measured by a well-known measure called the degree of regularity. However, as a rule, the degree of regularity is greater than the degree of solution in experiments, and it is impossible to obtain an accurate estimate. The paper proposes a new indicator of the complexity of the Rainbow-Band-Separation attack using  F4 algorithm, which gives a more accurate estimate compared to the indicator that uses the degree of regularity.
 The aim of the work is a comparative analysis of ES based on MQ-transformations on the criterion of stability-complexity and an attempt to understand the security of Rainbow against RBS attack using F4.

Highlights

  • Багатовимірна криптографія на основі відкритого ключа є кандидатом для постквантової криптографії, і це дозволяє генерувати особливо короткі підписи та швидку перевірку

  • Нижче наводяться результати аналізу та оцінки кожного із алгоритмів електронних підписів (ЕП) за допомогою методу ранжування та визначається алгоритм, що має найкращу модифікацію для кожного із алгоритмів, а також наводиться вибір більш перспективного алгоритму ЕП на основі МQ-перетворення

  • 8. Згідно з експериментами [5], що використовують F4 для зменшених наборів параметрів Rainbow у другому раунді NIST PQC, показник Dbgd більше наближає ступінь розв'язання, ніж ступінь регулярності Dreg, який використовувався раніше

Read more

Summary

Introduction

Багатовимірна криптографія на основі відкритого ключа є кандидатом для постквантової криптографії, і це дозволяє генерувати особливо короткі підписи та швидку перевірку. Попередні методи оцінки [1, 4] для складності атаки RBS використовують ступінь регулярності як її показник за припущенням, що система квадратичних рівнянь, розв’язана в атаці, є напіврегулярною. Для напіврегулярної системи ступінь регулярності задається як ступінь Dreg першого члена, коефіцієнт якого не позитивний у ряді потужностей де m і n – числа рівнянь і змінних відповідно. У роботі [5] запропоновано новий показник складності атаки Rainbow-Band-Separation за допомогою алгоритму F4, який дає більш точну оцінку порівняно з показником, що використовує ступінь регулярності.

Results
Conclusion
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call