ما هو التشفير القائم على التجزئة؟

Hash-based cryptography constructs cryptographic signatures using only cryptographic hash functions as the fundamental building block. This approach provides the most conservative post-quantum security, as it relies on minimal mathematical assumptions—only that the hash function behaves as a random oracle.

The security of hash-based signatures derives from hash function properties: preimage resistance (given H(x), finding x is hard), second preimage resistance (given x, finding y where H(x)=H(y) is hard), and collision resistance (finding any x,y where H(x)=H(y) is hard). These properties have decades of cryptanalytic study with high confidence.

SPHINCS+، الذي تم توحيده كـ SLH-DSA ضمن NIST FIPS 205، هو مخطط التوقيع الأساسي القائم على التجزئة للتطبيقات المقاومة للكم. فهو يجمع بين عدة مكونات: WOTS+ (توقيعات Winternitz لمرة واحدة) للتوقيع الأساسي البدائي، وFORS (غابة المجموعات الفرعية العشوائية) للتوقيعات قليلة الوقت، وأشجار Merkle للمصادقة.

تعد خاصية SPHINCS+ عديمة الجنسية أمرًا بالغ الأهمية للنشر العملي. تطلبت المخططات السابقة المستندة إلى التجزئة تتبع عدد التوقيعات لتجنب إعادة استخدام المفتاح، وهي نقطة فشل محتملة. يقوم SPHINCS+ بإنشاء مؤشرات عشوائية زائفة داخليًا، مما يسمح بتوقيعات غير محدودة دون إدارة الحالة.

تتضمن المقايضات أحجام توقيع أكبر (7 كيلو بايت - 49 كيلو بايت اعتمادًا على المعلمات) مقارنة بالبدائل القائمة على الشبكة مثل ديليثيوم (~ 2.5 كيلو بايت). تعد هذه الزيادة في الحجم مقبولة للعديد من التطبيقات، خاصة عندما تكون هناك حاجة إلى أقصى قدر من الثقة الأمنية.

تقاوم المخططات القائمة على التجزئة الهجمات الكمومية لأنه لا توجد بنية جبرية يمكن للخوارزميات الكمومية استغلالها. توفر خوارزمية Grover تسريعًا تربيعيًا فقط لوظائف التجزئة، ويتم التعامل معها من خلال أطوال الإخراج المناسبة.

تطبق SynX SPHINCS+ لتوقيعات المعاملات، مستفيدة من نموذج الأمان المحافظ الخاص بها. بالاشتراك مع Kyber-768 لتغليف المفاتيح، يوفر هذا دفاعًا متعمقًا من خلال أسس التشفير التكميلية.