論文の概要: Quantum Key-length Extension

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.01242v2
• Date: Fri, 22 Oct 2021 18:58:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-01 15:41:55.438258
• Title: Quantum Key-length Extension
• Title（参考訳）: 量子鍵長拡張
• Authors: Joseph Jaeger and Fang Song and Stefano Tessaro
• Abstract要約: 量子コンピュータはブロック暗号のような基本的な秘密鍵プリミティブの有効鍵長を減らす。 理想モデルにおける量子攻撃に対するこれらの構成の両方に対して、具体的および厳密な境界を持つ肯定的な結果を与える。 古典および量子オラクルを別々に解析することに頼ることなく、部分的に量子証明を行う手法を導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.52560033614633
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Should quantum computers become available, they will reduce the effective key length of basic secret-key primitives, such as blockciphers. To address this we will either need to use blockciphers which inherently have longer keys or use key-length extension techniques which employ a blockcipher to construct a more secure blockcipher that uses longer keys. We consider the latter approach and revisit the FX and double encryption constructions. Classically, FX is known to be secure, while double encryption is no more secure than single encryption due to a meet-in-the-middle attack. We provide positive results, with concrete and tight bounds, for both of these constructions against quantum attackers in ideal models. For FX, we consider a partially-quantum model, where the attacker has quantum access to the ideal primitive, but only classic access to FX. We provide two results for FX in this model. The first establishes the security of FX against non-adaptive attackers. The second establishes security against general adaptive attacks for a variant of FX using a random oracle in place of an ideal cipher. This result relies on the techniques of Zhandry (CRYPTO '19) for lazily sampling a quantum random oracle. An extension to perfectly lazily sampling a quantum random permutation, which would help resolve the adaptive security of standard FX, is an important but challenging open question. We introduce techniques for partially-quantum proofs without relying on analyzing the classical and quantum oracles separately, which is common in existing work. This may be of broader interest. For double encryption we apply a technique of Tessaro and Thiruvengadam (TCC '18) to establish that security reduces to the difficulty of solving the list disjointness problem, which we are able to reduce through a chain of results to the known quantum difficulty of the element distinctness problem.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータが利用可能になると、ブロック暗号のような基本的な秘密鍵プリミティブの有効鍵長が減少する。 これに対処するには、本質的に長い鍵を持つブロック暗号を使うか、長い鍵を使用するより安全なブロック暗号を構築するためにブロック暗号を使用するキー長拡張技術を使う必要がある。 後者のアプローチを検討し,fx と double encryption の構成を再検討する。 伝統的にfxは安全であることが知られており、ダブル暗号化は中間攻撃による単一暗号化よりも安全である。 理想モデルにおける量子攻撃に対するこれらの構成の両方に対して、具体的および厳密な境界を持つ肯定的な結果を与える。 FXでは、攻撃者が理想的なプリミティブに量子アクセスできるが、FXへの古典的なアクセスしかできない部分量子モデルを考える。 このモデルでFXに2つの結果を与えます。 第一に、非適応攻撃者に対するFXのセキュリティを確立する。 2つ目は、理想的な暗号の代わりにランダムなオラクルを用いてFXの変種に対する一般的な適応攻撃に対するセキュリティを確立する。 この結果は、量子ランダムオラクルを遅延サンプリングするZhandry(CRYPTO '19)の技術に依存している。 量子乱数置換を完全に遅延サンプリングする拡張は、標準FXの適応的セキュリティの解決に役立ち、重要なが挑戦的なオープンな問題である。 従来の研究に共通する古典的および量子的オラクルを別々に解析することに頼ることなく、部分的に量子証明を行う手法を導入する。 これは広い関心事かもしれない。 二重暗号化のために、tcc '18 (tessaro and thiruvengadam) の手法を適用し、セキュリティがリストの不一致問題を解決することの困難さを低減し、結果の連鎖によって要素識別問題の既知の量子難易度に低減できることを示した。

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