양자컴퓨터에 안전한 짧은 비밀키를 갖는 효율적인 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘 설계

Vol. 33, No. 2, pp. 211-222, 4월. 2023
10.13089/JKIISC.2023.33.2.211, Full Text:
Keywords: Linear equation, Multivariate Quadratic Equation, post-quantum signature, sparse polynomial, UOV
Abstract

다변수 이차식 기반 암호알고리즘은 양자컴퓨터에 안전하다고 믿어지는 수학적 난제에 기반을 둔 공개키 암호알고리즘 중의 하나로 현재 사용하고 있는 공개키 암호를 대체할 수 있는 양자내성암호 중의 하나이다. NIST 양자내성암호 공모 3라운드 최종 후보 알고리즘으로 선정되었던 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘 Rainbow의 다중 레이어를 사용하는 구조에 대한 진화된 공격이 대두된 후에 단일 레이어를 이용하는 UOV의 구조에 관심이 집중되고 있다. 본 논문에서는 단일 레이어를 갖는 UOV 구조를 유지하면서 일차식의 특별한 구조, 희소 다항식, 랜덤 다항식의 다양한 조합을 통해 비밀키의 길이를 대폭 줄이고, 블록 부분 행렬의 역행렬을 이용하여 선형 시스템의 해를 구하는 방법을 적용한 효율적인 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘을 제안한다. 제안한 전자서명의 안전성 분석을 통해 안전한 파라미터를 설정하고 각 파라미터에서의 키길이와 서명 길이를 비교 분석한다. 제안한 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘은 서명의 길이가 양자내성 전자서명 중 가장 짧고, 기존 다변수 이차식 기반 전자서명에 비해 비밀키 길이가 최대 97%의 축소 효과를 가진다.

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Cite this article
[IEEE Style]
심경아, "An Efficient Post-Quantum Signature Scheme Based on Multivariate-Quadratic Equations with Shorter Secret Keys," Journal of The Korea Institute of Information Security and Cryptology, vol. 33, no. 2, pp. 211-222, 2023. DOI: 10.13089/JKIISC.2023.33.2.211.

[ACM Style]
심경아. 2023. An Efficient Post-Quantum Signature Scheme Based on Multivariate-Quadratic Equations with Shorter Secret Keys. Journal of The Korea Institute of Information Security and Cryptology, 33, 2, (2023), 211-222. DOI: 10.13089/JKIISC.2023.33.2.211.