test

Bài viết

Secure Implementation of Post-Quantum Cryptography

DOI: 10.54654/isj.v1i24.1079
Từ khóamật mã hậu lượng tửthuật toántriển khaihiệu năngbiện pháp phòng chốngcấp phátủy quyềnkênh an toànxác thựcchứng thực

Tóm tắt

Mật mã hậu lượng tử (Post-Quantum Cryptography – PQC) hiện đang được yêu cầu bởi nhiều tổ chức và nhà cung cấp, đặc biệt đối với các ứng dụng liên quan đến các chức năng bảo mật cấp thấp (như khởi động an toàn, quản lý firmware, thiết lập kênh an toàn,...). Không chỉ các thuật toán PQC đã được chuẩn hóa phải phù hợp chính xác với đặc tả của chúng, mà việc triển khai chúng cũng phải tuân thủ các yêu cầu của thị trường. Những yêu cầu này chủ yếu bao gồm các ràng buộc về Hiệu năng – Năng lượng – Diện tích (Performance-Power-Area – PPA) và chứng nhận an toàn. Về phần PPA, điều này bao hàm sự đánh đổi giữa tốc độ và kích thước triển khai, đồng thời đòi hỏi sự tương thích tối ưu với các tài nguyên hiện có (như khả năng vector hóa trong phần mềm, song song hóa trong phần cứng, hay các bộ gia tốc chuyên dụng trong hệ thống nhúng,...). Chứng nhận liên quan đến việc triển khai một cách an toàn trong bối cảnh có các kẻ tấn công cố gắng thu thập thông tin về các bí mật, chẳng hạn thông qua các kênh rò rỉ thông tin ngầm (ví dụ như thời gian xử lý hoặc mức tiêu thụ điện phụ thuộc vào giá trị bí mật). Có một mối liên hệ qua lại giữa các khía cạnh PPA và chứng nhận, mà chúng tôi sẽ trình bày chi tiết trong bài báo này đối với các lớp thuật toán PQC khác nhau. Nhóm tác giả cũng đưa ra một số nhận định về thứ tự triển khai các thuật toán PQC, thứ tự này được xác định bởi yêu cầu triển khai phần cứng cho một số dịch vụ không thể bổ sung sau này bằng phần mềm, cụ thể là các dịch vụ chịu trách nhiệm về vòng đời firmware.

Lượt tải theo tháng

0275406/2507/2508/2509/2510/2511/2512/2501/2602/2603/2604/2605/26

Di chuột vào cột để xem số lượt tải.

Cách trích dẫn

Ben El Haj Soulami Souhayl, Connan Yann, Sylvain Guilley, Takarabt Sofiane (2025). Secure Implementation of Post-Quantum Cryptography . Tạp chí Khoa học và Công nghệ trong lĩnh vực An toàn thông tin, 1(24), 3-11. https://doi.org/10.54654/isj.v1i24.1079

Tài liệu tham khảo

  1. 1.R. L. Rivest, A. Shamir, and L. M. Adleman, “A Method for Obtaining Digital Signatures and PublicKey Cryptosystems,” Communications of the ACM, vol. 21, no. 2, pp. 120–126, 1978.
  2. 2.NIST, Federal Information Processing Standards Publication, “FIPS 186-5, Digital Signature Standard (DSS) (Supersedes FIPS 186-4),” February 3 2023.
  3. 3.V. S. Miller, “Use of Elliptic Curves in Cryptography,” in Advances in Cryptology - CRYPTO ’85, Santa Barbara, California, USA, August 18-22, 1985, Proceedings, ser. Lecture Notes in Computer Science, H. C. Williams, Ed., vol. 218. Springer, 1985, pp. 417–426. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/ 3-540-39799-X_31
  4. 4.N. Koblitz, “A Family of Jacobians Suitable for Discrete Log Cryptosystems,” in Advances in Cryptology - CRYPTO ’88, 8th Annual International Cryptology Conference, Santa Barbara, California, USA, August 21-25, 1988, Proceedings, ser. Lecture Notes in Computer Science, S. Goldwasser, Ed., vol. 403. Springer, 1988, pp. 94–99. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/0-387-34799-2_8
  5. 5.J. L. Massey and J. K. Omura, “Method and apparatus for maintaining the privacy of digital messages conveyed by public transmission,” January 28 1986, United States Patent: 4567600 ; https://patents.google. com/patent/US4567600A/.
  6. 6.P. Paillier, “Public-Key Cryptosystems Based on Composite Degree Residuosity Classes,” in EUROCRYPT, ser. Lecture Notes in Computer Science, vol. 1592. Springer, May 2-6 1999, pp. 223–238, Prague, Czech Republic.
  7. 7.N. E. Mrabet and M. Joye, Eds., Guide to PairingBased Cryptography. CRC Press, Taylor & Francis Group, December 2016, ISBN 9781498729505.
  8. 8.USA, “Executive Order (EO) 14028 - “Improving the Nation’s Cybersecurity”,” May 12 2021. No 1.CS (24) 2025 9Journal of Science and Technology on Information security
  9. 9.R. J. McEliece, “A Public-Key Cryptosystem Based On Algebraic Coding Theory,” The Deep Space Network Progress Report, DSN PR 42-44, pp. 114–116, January and February 1978, https://ipnpr.jpl.nasa.gov/progress_ report2/42 44/44N.PDF.
  10. 10.J. Hoffstein, J. Pipher, and J. H. Silverman, “NTRU: A Ring-Based Public Key Cryptosystem,” in Algorithmic Number Theory, Third International Symposium, ANTS-III, Portland, Oregon, USA, June 21-25, 1998, Proceedings, ser. Lecture Notes in Computer Science, J. Buhler, Ed., vol. 1423. Springer, 1998, pp. 267–288. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/
  11. 11.BFb0054868.
  12. 12.IEEE P1363, “Standard Specifications For Public-Key Cryptography,” October 2000, http://grouper.ieee.org/
  13. 13.groups/1363/.
  14. 14.S. Guilley, Y. Souissi, F. Zhang, and B.-L. Yang, “PostQuantum Cryptography — Having it implemented right,” Journal of Cryptologic Research, vol. 10, no. 03, pp. 650–666, 2023, DOI: 10.13868/j.cnki.jcr.000624.
  15. 15.L. Ducas, E. Kiltz, T. Lepoint, V. Lyubashevsky, P. Schwabe, G. Seiler, and D. Stehlé, “CRYSTALS-Dilithium: Algorithm Specifications and Supporting Documentation,” November 30 2017, https://pq-crystals.org/dilithium/data/
  16. 16.dilithium-specification.pdf.
  17. 17.Secure-IC S.A.S., “SecuryzrTM Product Line,” 2025, https://www.secure-ic.com/products/securyzr/. Accessed May 9, 2025.
  18. 18.K. Lorvellec, R.-R. Shrivastwa, and S. Guilley, “Secure-IC PQC Solutions,” October 30 2024, Version 1, https://csrc.nist.gov/projects/ cryptographic-algorithm-validation-program/details? product=18755.
  19. 19.Sylvain Guilley and Sofiane Takarabt (Secure-IC), “Architecture configured for providing a compression function from within a hash function,” May 1st 2025, Patent pending, US20250141690A1.
  20. 20.M. Azouaoui, O. Bronchain, G. Cassiers, C. Hoffmann, Y. Kuzovkova, J. Renes, T. Schneider, M. Schonauer, ¨ F. Standaert, and C. van Vredendaal, “Protecting Dilithium against Leakage Revisited Sensitivity Analysis and Improved Implementations,” IACR Trans. Cryptogr. Hardw. Embed. Syst., vol. 2023, no. 4, pp. 58–79, 2023. [Online]. Available: https://doi.org/10.46586/tches.v2023.i4.58-79
  21. 21.K. Gandolfi, C. Mourtel, and F. Olivier, “Electromagnetic Analysis: Concrete Results,” in Proceedings of the Third International Workshop on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, ser. CHES ’01. London, UK, UK: SpringerVerlag, 2001, pp. 251–261. [Online]. Available: http://dl.acm.org/citation.cfm?id=648254.752700
  22. 22.S. Carré, A. Facon, S. Guilley, S. Takarabt, A. Schaub, and Y. Souissi, “Cache-timing attack detection and prevention - application to crypto libs and PQC,” in Constructive Side-Channel Analysis and Secure Design - 10th International Workshop, COSADE 2019, Darmstadt, Germany, April 3-5, 2019, Proceedings, ser. Lecture Notes in Computer Science, I. Polian and M. Stottinger, Eds., vol. 11421. Springer, 2019, ¨ pp. 13–21. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/ 978-3-030-16350-1_2
  23. 23.S. Mangard, E. Oswald, and T. Popp, Power Analysis Attacks: Revealing the Secrets of Smart Cards. Springer, December 2006, ISBN 0-387-30857-1, http: //www.dpabook.org/.
  24. 24.M. Hamoudi, A. Bel Korchi, S. Guilley, S. Takarabt, K. Karray, and Y. Souissi, “Side-Channel Analysis of CRYSTALS-Kyber and A Novel Low-Cost Countermeasure,” in Security and Privacy, P. Stănică, S. Mesnager, and S. K. Debnath, Eds. Cham: Springer International Publishing, 2021, pp. 30–46.
  25. 25.A. Regenscheid, “NIST Special Publication 800-193 – Platform Firmware Resiliency (PFR) Guidelines,” May 2018, DOI: 10.6028/NIST.SP.800-193.
  26. 26.European Commission, “European Cyber Resiliency Act,” July 13 2023, https://data.consilium.europa.eu/ doc/document/ST-11726-2023-INIT/en/pdf.
  27. 27.NIST, “NIST Selects HQC as Fifth Algorithm for Post-Quantum Encryption,” March 11 2025, https://www.nist.gov/news-events/news/2025/03/nist-selects-hqc-fifth-algorithm-post-quantum-encryption.
  28. 28.L. Chen, D. Moody, and Y.-K. Liu, “PostQuantum Cryptography: Digital Signature Schemes,” 2024, https://csrc.nist.gov/projects/pqc-dig-sig/ standardization/call-for-proposals.
  29. 29.L. Chen, D. Cooper, D. Moody, W. Newhouse, and A. Regenscheid, “Crypto Agility,” February 28 2025,
  30. 30.https://csrc.nist.gov/projects/crypto-agility.