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如何使用量子计算机创建Lamport哈希值签名

※发布时间:2019-7-18 22:29:04   ※发布作者:habao   ※出自何处: 

  属马的今年多大内置”的标志吗?嗯,很快,可能就会出现宣传“后量子robust”的贴纸。这些贴纸将表明所使用的软件不会被的出现所。不管你喜不喜欢,我们区块链上现有的所有签名都将被,我们的大部分数字签名软件也将随之被,因此Corda和A等应用程序正在为后量子时代做准备,而其他许多应用程序只是在睡梦中走进一个信任被的世界。

  公钥方法为我们提供了验证发送方完整性的方法。不幸的是,大多数用于创建这些签名的方法,如素数因子分解(如RSA)和椭圆曲线方法,都将被量子计算机破解。本文概述了一些基于哈希值的签名方法,这些方法可以用作基于哈希值的签名的基础。

  我们在互联网上看到的许多问题都与交易中缺乏信任有关。你收到的电子邮件和你访问的网站往往没有多少信任。为了获得信任,我们检查发件人的电子邮件地址,但是任何人都可以伪造该地址。因此,我们越来越多地创建数字签名,并在其中使用私钥对消息签名。通过这种方式,我们可以检查身份验证、完整性和不可否认性。

  通过这个,Alice创建了一个密钥对:一个公钥和一个私钥。然后,她获取消息的哈希值,并用她的私钥加密这个哈西还(这是她的签名),并将消息和签名传递给Bob。然后Bob读取消息并对其进行哈希。然后他将Alice的签名公开解密,并检查哈希值。如果他们匹配,他就知道她签了名,而且在此过程中没有更改:

  目前,我们经常使用RSA、DSA和ECDSA对消息进行签名。这些都是基于找出一个数的因子难度和离散对数的处理。目前这些方法都存在计算困难的问题,但是有了量子计算机,它们变得容易多了。Peter Shor证明了其在多项式时间内是可以破解它们的。

  在所有提出的方法中,基于哈希值的方法看起来有很大的机会成功地创建量子robust签名。基于网格和代码的方法正在研究中,但哈希值方法的使用已经得到了很好的定义,可以提供现有方法的最佳替代方法。哈希值方法也常常带来其他优点,比如向前安全性,这意味着被破解的密钥不会显示所有以前的密钥。

  不久的将来,我们可能需要放弃现有的公钥方法,转而使用对量子计算机更具挑战性的技术。随着Shor ‘s alorigthm [here]在量子计算机上的实现,我们将看到我们的RSA和椭圆曲线方法被量子robust方法所取代。一种方法是Lamport签名方法,由Leslie B. Lamport于1979年创建:

  目前,它被认为是一种用于消息签名的量子健壮技术。当我们签署一条消息时,我们获取它的哈希值,然后用我们的私钥加密。然后使用公钥来证明它,并将证明我们使用私钥签署了它。Lamport签名使用512个随机哈希值作为私钥,它们被分成集合A和集合B。公钥是这些哈希值。私钥的大小为16KB(2×256×256位),公钥的大小也是16KB(512哈希值,每个哈希值包含256位)。

  · 然后我们使用SHA-256对消息进行哈希,然后测试哈希值的每个位(0…255)。如果它是0,我们用集合A中的第i个数,否则我们用集合B中的第i个数。

  · 签名是256个随机数(来自集合A或集合B),公钥是512个哈希值(来自集合A和集合B)。

  我们可以使用Lamport方法进行一次性签名,但是在其核心格式中,每次签名都需要一个新的公钥。Lamport的主要问题是我们只能使用每个公钥签名一次。不过,我们可以通过创建一个哈希值树来克服这个问题,它是将多个公钥合并到一个根目录中。

  Lamport OTS速度很快,但是密钥大小和签名相对较大。那么Lamport有什么问题呢?这是一次性使用,我们只能使用公钥一次。但是,在比特币中,我们可以用当前的公钥签名,然后添加下一个公钥。然而,ECDSA的最大优点是公钥只有33字节长,签名是73字节,而Lamport签名的公钥是16 KB(256位的512个版本),签名是8KB(256个版本的256位)。

  但是,EDCSA使用椭圆曲线密码,量子计算机很容易破解它,所以我们的公钥和签名可能已经成为过去。因此,IOTA和Corda等应用程序已经识别出了这种风险,并用后量子技术取代了RSA和ECC方法。IOTA集成了Winternitz一次性签名方案(W-OTS),该方案生成了有效的密钥大小和压缩签名,Corda使用区块链后量子签名(BPQS) [Link]。

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