論文の概要: A Novel Post-Quantum Secure Digital Signature Scheme Based on Neural Network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.20676v1
- Date: Mon, 28 Jul 2025 09:56:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-29 16:23:58.07347
- Title: A Novel Post-Quantum Secure Digital Signature Scheme Based on Neural Network
- Title（参考訳）: ニューラルネットワークに基づくポスト量子セキュアデジタル署名方式
- Authors: Satish Kumar, Md. Arzoo Jamal,
- Abstract要約: 二重のニューラルネットワークを用いてシグネチャスキームの中心構造を定義する。
提案したシグネチャスキームは,適応的なChosen実存不確実性攻撃に対するセキュリティを提供する。
その結果、量子後暗号アプリケーションにおける顕著な効率性と実用性を示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7495213911983414
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Digital signatures are fundamental cryptographic primitives that ensure the authenticity and integrity of digital documents. In the post-quantum era, classical public key-based signature schemes become vulnerable to brute-force and key-recovery attacks due to the computational power of quantum algorithms. Multivariate polynomial based signature schemes are among the one of the cryptographic constructions that offers strong security guarantees against such quantum threats. With the growing capabilities of neural networks, it is natural to explore their potential application in the design of cryptographic primitives. Neural networks inherently captures the non-linear relationships within the data, which are encoded in their synaptic weight matrices and bias vectors. In this paper, we propose a novel construction of a multivariate polynomial based digital signature scheme that leverages neural network architectures. A neural network with binary weights is employed to define the central structure of the signature scheme. The design introduces a recurrent random vector, functionally analogous to an attention mechanism, which contributes dynamic randomness based on the previous state, thereby enhancing the scheme's security. It is demonstrated that the proposed signature scheme provide security against Existential Unforgeability under adaptive Chosen-Message Attacks (EUF-CMA). Furthermore, it is proven that direct attacks aimed to recover the private keys are computationally infeasible within polynomial time, even in the presence of quantum computing abilities. The operational characteristics of the proposed scheme are also evaluated, with results indicating notable efficiency and practical viability in post-quantum cryptographic applications.
- Abstract（参考訳）: デジタル署名は、デジタル文書の信頼性と完全性を保証する基本的な暗号プリミティブである。
ポスト量子時代において、古典的な公開鍵ベースの署名スキームは、量子アルゴリズムの計算能力によって、ブルートフォースやキー回復攻撃に対して脆弱になる。
多変量多項式に基づくシグネチャスキームは、このような量子脅威に対して強力なセキュリティ保証を提供する暗号構造の一つである。
ニューラルネットワークの能力の増大により、暗号プリミティブの設計における潜在的な応用を探るのは自然なことだ。
ニューラルネットワークは本質的に、そのシナプス重み行列とバイアスベクトルに符号化されたデータ内の非線形関係をキャプチャする。
本稿では,ニューラルネットワークアーキテクチャを利用した多変量多項式に基づくディジタル署名方式を提案する。
二重のニューラルネットワークを用いてシグネチャスキームの中心構造を定義する。
この設計では、アテンション機構に機能的に類似したリカレントランダムベクトルを導入し、以前の状態に基づいて動的ランダム性を寄与し、スキームのセキュリティを向上する。
このシグネチャは,EUF-CMA(EUF-Message Attacks)において,既存の非偽造性に対するセキュリティを提供する。
さらに、プライベートキーの復元を目的としたダイレクトアタックは、量子コンピューティング能力が存在する場合でも多項式時間内で計算不能であることが証明された。
また,提案方式の動作特性も評価し,量子後暗号アプリケーションにおける顕著な効率性と実用性を示した。
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