論文の概要: The Sponge is Quantum Indifferentiable

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.16887v1
• Date: Wed, 23 Apr 2025 17:04:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 15:03:12.283122
• Title: The Sponge is Quantum Indifferentiable
• Title（参考訳）: スポンジは量子的に区別できない
• Authors: Gorjan Alagic, Joseph Carolan, Christian Majenz, Saliha Tokat,
• Abstract要約: スポンジは、公開置換をハッシュ関数に変換する暗号構造である。 SHA-3は、世界中で採用される予定のほとんどのポスト量子公開鍵暗号スキームの中核的なコンポーネントである。 我々は、スポンジが量子敵に対するランダムなオラクルと区別できないことを証明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.018601183900038
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The sponge is a cryptographic construction that turns a public permutation into a hash function. When instantiated with the Keccak permutation, the sponge forms the NIST SHA-3 standard. SHA-3 is a core component of most post-quantum public-key cryptography schemes slated for worldwide adoption. While one can consider many security properties for the sponge, the ultimate one is indifferentiability from a random oracle, or simply indifferentiability. The sponge was proved indifferentiable against classical adversaries by Bertoni et al. in 2008. Despite significant efforts in the years since, little is known about sponge security against quantum adversaries, even for simple properties like preimage or collision resistance beyond a single round. This is primarily due to the lack of a satisfactory quantum analog of the lazy sampling technique for permutations. In this work, we develop a specialized technique that overcomes this barrier in the case of the sponge. We prove that the sponge is in fact indifferentiable from a random oracle against quantum adversaries. Our result establishes that the domain extension technique behind SHA-3 is secure in the post-quantum setting. Our indifferentiability bound for the sponge is a loose $O(\mathsf{poly}(q) 2^{-\mathsf{min}(r, c)/4})$, but we also give bounds on preimage and collision resistance that are tighter.
• Abstract（参考訳）: スポンジは、公開置換をハッシュ関数に変換する暗号構造である。 Keccakの置換でインスタンス化されると、スポンジはNIST SHA-3標準となる。 SHA-3は、世界中で採用される予定のほとんどのポスト量子公開鍵暗号スキームの中核的なコンポーネントである。 スポンジの多くのセキュリティ特性を考えることができるが、究極的にはランダムなオラクルから微分不可能、あるいは単に微分不可能である。 このスポンジは2008年にBertoniらによって古典的な敵に対して無関心であることが証明された。 それ以来のかなりの努力にもかかわらず、前像や1ラウンド以上の衝突抵抗のような単純な性質であっても、量子敵に対するスポンジセキュリティについてはほとんど知られていない。 これは主に、置換のための遅延サンプリング技術に満足のいく量子アナログが欠如しているためである。 本研究では,スポンジの場合,この障壁を克服する特殊な手法を開発する。 我々は、スポンジが実際に量子敵に対するランダムなオラクルと区別できないことを証明した。 その結果,SHA-3の裏側領域拡張技術は,量子後設定で安全であることが判明した。 我々のスポンジに対する微分不可能性は、ゆるやかな$O(\mathsf{poly}(q) 2^{-\mathsf{min}(r, c)/4})$である。

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