Quantum secure lattice-based group signature and encryption schemes
Kuantum güvenli kafes tabanlı imzalama ve şifreleme şemaları
- Tez No: 775978
- Danışmanlar: PROF. DR. SEDAT AKLEYLEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hesaplamalı Bilimler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 183
Özet
Günlük hayatta sürekli kullandığımız pek çok sistemde dijital imzalama algoritmaları yer almaktadır. Kimlik doğrulama, bütünlük ve inkar edememezlik gibi bilgi güvenliği kavramlarını sağlayarak güvenli haberleşmeyi sağlayan dijital imzalama sistemlerinin de kuantum ve klasik saldırı yöntemlerine karşı dirençli hale getirilmesi gerekmektedir. Amerika Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), doğrulama adımlarının hızlı bir şekilde yapıldığı kısa imzalara sahip imzaların oluşturulması için çağrıda bulunmuştur. Grup imzalar, dijital imzaların grup versiyonu olarak düşünülebilir. İmza yetkisine sahip kullanıcıların oluşturduğu bir grupta üyelerin anonim olarak mesajları imzalamalarını mümkün kılmaktadır. İmzayı alan herhangi biri imzayı doğrulayarak imzanın gruptan geldiğinden emin olurken imzayı atanın kimliği yetkili açana kadar gizli kalmaktadır. Bu tez çalışmasında, kafes problemlerinin zorluk varsayımına dayanarak oluşturulmuş grup imzalama şemaları incelenmiştir. Literatürdeki kafes tabanlı grup imzalama şemaları, kurulum aşamasından sonra grubun üye eklemeye veya çıkarmaya izin verme durumuna göre sınıflandırılmıştır. Grup imzalama şemasının nasıl oluşturulacağı, kullanılan algoritmalar ve sağlamaları gereken güvenlik gereksinimlerinin neler olduğu detaylandırılmıştır. Var olan şemalar grup açık anahtar, imzalama anahtarı ve imza boyutları, dayandıkları zor problem, güvenlik gereksinimleri, sağladıkları ekstra özellikler ve güvenlik modeli gibi kriterlere göre karşılaştırılmıştır. Ayrıca kafes varsayımlarına dayanan iki farklı grup imzalama şeması önerilmiştir. Birinci şema, kısmen dinamik yapıda olup güvenlik ispatları kuantum rastgele kahin modelinde verilmiştir. İkinci şema ise özellik tabanlı grup imzalama şemasıdır. Bu şemanın katkıları, grup imzalama şemalarında etkileşimsiz sistemi elde etmek için Fiat-Shamir dönüşümü yerine Unruh dönüşümünün kullanılması ve kuantum rastgele kahin modelinde güvenlik ispatları yapılmış olan kafes varsayımlarına dayanan ilk özellik tabanlı grup imzalama şeması olmasıdır. Bu tez kapsamında, grup şifreleme şemalarının nasıl oluşturulduğu ve ilk örnekleri incelenmiştir. Özellik tabanlı şifreleme kullanılarak kafesler üzerinde özellik tabanlı bir grup şifreleme şeması tasarlanmıştır. Oluşturulan şemanın standart modelde anonimlik, mesaj gizliliği ve sağlamlık gibi özellikleri sağladığı güvenlik analizi ile açıklanmıştır.
Özet (Çeviri)
Digital signatures take part in many systems that we use in our daily life. Digital signature schemes, which provide secure communication by satisfying information security concepts such as authentication, integrity, and non-repudiation, should also resist quantum and classical attacks. The National Institute of ~Standards and Technology (NIST) started a project to build signature schemes with short signatures and fast verification. Group signatures are a group version of digital signatures. It allows members with signing authority to sign messages anonymously. Anyone who receives the group signature confirms it and ensures that it comes from a certain group, while the signer's identity remains anonymous until the authority opens it. This thesis examined group signature schemes based on the difficulty assumption of lattice problems. Lattice-based group signature schemes in the literature are classified according to whether the group allows adding or removing members after the setup phase. We detail how to create a group signature scheme, the algorithms used, and the security requirements they must meet. Then, we compare existing schemes according to criteria such as the sizes of group public keys, signing key and signature, the hard problem they rely on, security requirements, extra properties they provide, and security model. In addition, we propose two different group signature schemes based on lattice assumptions. The first scheme is partially dynamic, and the security proofs are given in the quantum random oracle model. The second one is the attribute-based group signature scheme. One of this scheme's contributions is using the Unruh transform instead of the Fiat-Shamir transform to achieve a non-interactive system in group signature schemes. It is the first attribute-based group signature scheme based on lattice assumptions whose security proofs are given in the quantum random oracle model. In this thesis, we also explain how group encryption schemes are built and their first examples. We present an attribute-based group encryption scheme on lattice using attribute-based encryption. Moreover, we prove that the proposed scheme satisfies anonymity, message secrecy, and soundness in the standard model.
Benzer Tezler
- Kuantum sonrası kriptografi
Post quantum cryptography
VEYSEL GÜLTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENVER ÖZDEMİR
- Implementation of post-quantum secure identification schemes
Kuantum sonrası güvenli kimlik doğrulama şemalarının uygulamaları
AZHAR MURZAEVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOndokuz Mayıs ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDAT AKLEYLEK
- Kuantum sonrası güvenli anahtar uzlaşma şemalarının mobil ortam gerçeklemeleri ve uçtan-uca şifreli anlık mesajlaşma uygulaması
Mobile implementations of post-quantum secure key agreement schemes and end-to-end encrypted instant messaging application
AHMET FARUK DURSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOndokuz Mayıs ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT AKLEYLEK
- Servis sağlayıcı ve SIM kart arasında kuantum sonrası güvenli haberleşme için yeni bir model
A new model for post quantum secure communication between service provider and SIM card
ENGİN KARACAN
Doktora
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOndokuz Mayıs ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT AKLEYLEK
- A new efficient TMVP algorithm and an application for post-quantum cryptography
Yeni ve verimli bir TMVP algortitması ve kuantum ertesi kriptografiye bir uygulaması
ANIL BURAK GÖKCE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKriptografi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ YAYLA