論文の概要: Quantum-Secure Hybrid Blockchain System for DID-based Verifiable Random Function with NTRU Linkable Ring Signature
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.16906v1
- Date: Tue, 30 Jan 2024 11:17:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-25 12:17:56.118266
- Title: Quantum-Secure Hybrid Blockchain System for DID-based Verifiable Random Function with NTRU Linkable Ring Signature
- Title（参考訳）: NTRUリンクリング信号を用いたDIDに基づく検証可能なランダム関数のためのセキュアハイブリッドブロックチェーンシステム
- Authors: Bong Gon Kim, Dennis Wong, Yoon Seok Yang,
- Abstract要約: 本稿では,既存のシステムの欠点に対処する,スマートコントラクトベースの検証ランダム関数(VRF)モデルを提案する。
VRFのロバスト性を高めるために、擬似ランダムシーケンスを生成するために、量子後リング-LWE暗号を用いる。
提案したVRFモデルのセキュリティとプライバシの利点について,時間的・空間的複雑さを近似した評価を行った。
- 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: In this study, we present a secure smart contract-based Verifiable Random Function (VRF) model, addressing the shortcomings of existing systems. As quantum computing emerges, conventional public key cryptography faces potential vulnerabilities. To enhance our VRF's robustness, we employ post-quantum Ring-LWE encryption for generating pseudo-random sequences. Given the computational intensity of this approach and associated on-chain gas costs, we propose a hybrid architecture of VRF system where on-chain and off-chain can communicate in a scalable and secure way. To ensure the validity and integrity of the off-chain computations (e.g., Ring-LWE encryption), we employ a quantum-secure linkable ring signature scheme on NTRU lattice and also delegated key generation (DKG) with a secure key encapsulation mechanism (KEM). Our decentralized VRF employs multi-party computation (MPC) with blockchain-based decentralized identifiers (DID), ensuring the collective efforts of enhanced randomness and security. We show the security and privacy advantages of our proposed VRF model with the approximated estimation of overall temporal and spatial complexities. We also evaluate our VRF MPC model's entropy and outline its Solidity smart contract integration. This research also provides a method to produce and verify the VRF output's proof, optimal for scenarios necessitating randomness and validation. Lastly, using NIST SP800-22 test suite for randomness, we demonstrate the commendable result with a 97.73% overall pass rate on 11 standard tests and 0.5459 of average p-value for the total 176 tests.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,既存のシステムの欠点に対処するセキュアなスマートコントラクトベース検証ランダム関数(VRF)モデルを提案する。
量子コンピューティングが出現するにつれて、従来の公開鍵暗号は潜在的な脆弱性に直面している。
VRFのロバスト性を高めるために、擬似ランダムシーケンスを生成するために、量子後リング-LWE暗号を用いる。
このアプローチの計算強度と関連するオンチェーンガスコストを考慮して,オンチェーンとオフチェーンがスケーラブルでセキュアな方法で通信可能な,VRFシステムのハイブリッドアーキテクチャを提案する。
オフチェーン計算(例えば、Ring-LWE暗号)の妥当性と整合性を確保するため、NTRU格子上に量子セキュアリンク可能なリングシグネチャスキームを用い、鍵カプセル化機構(KEM)をセキュアな鍵生成機構(DKG)として実装する。
当社の分散VRFは、ブロックチェーンベースの分散識別子(DID)を備えたマルチパーティ計算(MPC)を採用し、ランダム性とセキュリティの強化という全体的な取り組みを確実にしています。
提案したVRFモデルのセキュリティとプライバシの利点について,時間的・空間的複雑さを近似した評価を行った。
また、VRF MPCモデルのエントロピーを評価し、Solidityスマートコントラクト統合の概要を説明します。
この研究は、ランダム性と検証を必要とするシナリオに最適なVRF出力の証明を作成し、検証する方法を提供する。
最後に、ランダム性のためのNIST SP800-22テストスイートを用いて、合計176テストの平均p値が0.5459、標準11テストで97.73%のパスレートで、可換な結果を示す。
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