論文の概要: Private and Secure Post-Quantum Verifiable Random Function with NIZK Proof and Ring-LWE Encryption in Blockchain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.11734v2
- Date: Wed, 7 Feb 2024 12:39:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-18 15:51:52.176379
- Title: Private and Secure Post-Quantum Verifiable Random Function with NIZK Proof and Ring-LWE Encryption in Blockchain
- Title（参考訳）: NIZK証明とRing-LWE暗号化を用いたブロックチェーンのプライベートかつセキュアな量子後検証ランダム関数
- Authors: Bong Gon Kim, Dennis Wong, Yoon Seok Yang,
- Abstract要約: 本稿では,従来のVRF構築の制限に対処するブロックチェーンベースの検証ランダム関数(VRF)方式を提案する。
量子後リング-LWE暗号を擬似ランダムシーケンスに適用することにより,VRFのセキュアなランダム性を向上させる。
その結果, 平均p値が0.5459で, 合格率は98.86%であった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4792750204228
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: We present a secure and private blockchain-based Verifiable Random Function (VRF) scheme addressing some limitations of classical VRF constructions. Given the imminent quantum computing adversarial scenario, conventional cryptographic methods face vulnerabilities. To enhance our VRF's secure randomness, we adopt post-quantum Ring-LWE encryption for synthesizing pseudo-random sequences. Considering computational costs and resultant on-chain gas costs, we suggest a bifurcated architecture for VRF design, optimizing interactions between on-chain and off-chain. Our approach employs a secure ring signature supported by NIZK proof and a delegated key generation method, inspired by the Chaum-Pedersen equality proof and the Fiat-Shamir Heuristic. Our VRF scheme integrates multi-party computation (MPC) with blockchain-based decentralized identifiers (DID), ensuring both security and randomness. We elucidate the security and privacy aspects of our VRF scheme, analyzing temporal and spatial complexities. We also approximate the entropy of the VRF scheme and detail its implementation in a Solidity contract. Also, we delineate a method for validating the VRF's proof, matching for the contexts requiring both randomness and verification. Conclusively, using the NIST SP800-22 of the statistical randomness test suite, our results exhibit a 98.86% pass rate over 11 test cases, with an average p-value of 0.5459 from 176 total tests.
- Abstract（参考訳）: 従来のVRF構成のいくつかの制限に対処するセキュアでプライベートなブロックチェーンベースのVerifiable Random Function (VRF) スキームを提案する。
差し迫った量子コンピューティングの逆のシナリオを考えると、従来の暗号手法は脆弱性に直面している。
疑似乱数列の合成に量子後リング-LWE暗号を採用することで,VRFのセキュアなランダム性を高める。
計算コストと結果のオンチェーンガスコストを考慮すると,オンチェーンとオフチェーンの相互作用を最適化する,VRF設計のための分岐アーキテクチャを提案する。
提案手法では、NIZK証明に支えられたセキュアなリングシグネチャと、Chaum-Pedersen等式証明とFiat-Shamir Heuristicにインスパイアされた鍵生成手法を用いる。
我々のVRFスキームは、マルチパーティ計算(MPC)とブロックチェーンベースの分散識別子(DID)を統合し、セキュリティとランダム性の両方を保証する。
我々はVRF方式のセキュリティとプライバシーの側面を解明し、時間的・空間的な複雑さを分析する。
また、VRFスキームのエントロピーを近似し、その実装をSolidity Contractで詳述する。
また、ランダム性と検証の両方を必要とするコンテキストに対して、VRFの証明を検証する方法についても記述する。
統計的ランダム性テストスイートのNIST SP800-22を用いて,11例に対して98.86%の通過率を示し,平均p値が0.5459であった。
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