Registration Number
0825U001704, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
30-05-2025
popup.evolution
o
Title
Methods for evaluation and comparative analysis of asymmetric electronic signatures resistant to classical and quantum cryptanalysis
Author
Yevhenii Kaptol,
popup.head Ivan Gorbenko
popup.opponent Oleksandr Korchenko
popup.opponent Serhii V. Toliupa
popup.opponent Vladyslav Chevardin
popup.review Roman Oliynykov
popup.rada
V.N. Karazin Kharkiv National University
Description
Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної задачі: аналізу та дослідженню, оцінці та порівнянню існуючих та перспективних квантовостійких електронних підписів по сукупності безумовних, умовних та прагматичних критеріїв.
Мета і завдання дослідження. Обгрунтування вибору, аналіз та дослідження, оцінка та порівняння існуючих та перспективних квантовостійких електронних підписів по сукупності безумовних, умовних та прагматичних критеріїв.
У першому розділі дисертації (Аналіз стану безпеки існуючих та обгрунтування вимог до методів перспективних квантовостійких електронних підписів) на основі пошуку джерел, що присвячені обгрунтуванню вимог та моделей безпеки вирішуються задачі визначення стану розвитку квантових технологій та вимог до асиметричних електронних підписів на міжнародному та національному рівнях.
Проблеми захищеності від нового класу квантових атак виникли декілька десятиліть тому. На основі рішень та аналізу від наукової спільноти (професорів Менезис та Кобліц та інших) NIST США оголосив конкурс на розроблення проектів стандартів квантовостійких асиметричних кпритоперетворень, в тому числі, ЕП. В наступні роки відбулось три раунди і в 2022 році на форумі NIST США конференція прийняла рішення про стандартизацію і в NIST 8413 наведено перелік стандартизованих ЕП. В подальшому після річного дослідження у США були прийняті федеральні стандарти FIPS 203 на основі Crystal-Kyber, FIPS 204 на основі Crystall-Delithium та FIPS 205 на основі геш-функції. Щодо математичного методу Falcon продовжено дослідження його безпечності.
На національному рівні було прийнято рішення взяти за основу математичні методи Crystall-Delithium, Crystal-Kyber, Falcon та ЕП на основі одноразових ключів.
Крім того, було оголошено продовження досліджень на 4-му раунді та було організовано конкурс на розроблення альтернативних варіантів електронного підпису.
Аналіз показав, що з’явилось багато пропозицій на переших раундах конкурсів: 69 на першому конкурсі та 40 на конкурсі альтернативних варіантів ЕП. Таким чином поряд з розробкою квантовостійких ЕП і виникла проблемна задача розроблення методичних основ оцінки та порівняння асиметричних криптоперетворень, в тому числі ЕП. Вирішення як теоретичної так і практичної задачі дозволило на основі математичних решіток розробити та прийняти квантовостійкі ЕП ДСТУ 9212:2023 та протокол АСШ та інкапсуляції ключів ДСТУ 8961:2019.
У другому розділі дисертації (Модель безпеки та критерії оцінки і порівняння перспективних постквантових електронних підписів) обгрунтовано моделі порушника, загроз та безпеки. Показано, що асиметричні електронні підписи мають множину різноманітних застосувань, котрі висувають дещо відмінні один від одного вимоги до криптографічних перетворень типу асиметричний електронний підпис. Наведено переліки безумовних, умовних та прагматичних критеріїв.
У третьому розділі дисертації (Науково-методичні основи розробки, оцінки та порівняння існуючих та перспективних квантовостійких електронних підписів за безумовними, умовними та прагматичними критеріями) обгрунтовано комплексну методику оцінки та порівняльного аналізу асиметричних електронних підписів, стійких до класичного та квантового криптоаналізу. Запропоновано вдосконалення комплексної методики оцінки та порівняльного аналізу в частині врахування в процесі оцінки та порівняння за прагматичними критеріями мети здійснення порівняння та можливих варіантів застосування ЕП, що призодить до збільшення точності та відповідності отриманого результату вихідним вимогам.
У четвертому розділі дисертації (Аналіз, оцінка та порівняння існуючих та кандидатів на перспективні квантовостійкі національні та міжнародні електронні підписи за безумовними критеріями) здійснено оцінку та порівняльний аналіз як кандидатів на стандартизацію між собою, так і вже стандартизованих для використання в перехідний та пост-квантовий періоди алгоритми електронного підпису між собою. Проведено порівняння отриманих результатів порівняння вже стандартизованих алгоритмів з міжнародними результатами.
У п’ятому розділі дисертації (Програмне моделювання та експериментальні дослідження процесів порівняння за безумовними критеріями) уточнено оцінки та отримано експерементальні результати порівняння електронних підписів за допомогою розробленого програмного забезпечення. Для електронного підпису Falcon запропонована атака відновлення ключів та досліджено вплив використання фіксованої точки замість плаваючої точки в процесі формування підпису на безпеку.
Registration Date
2025-05-14
popup.nrat_date
2025-05-14 / 2026-07-01
