ハッシュベースの署名

耐量子デジタル署名に対する最も保守的なアプローチ。

技術解説

ハッシュベースの署名は、 ランポートのワンタイムサイン (1979) — 署名によってハッシュ値の事前イメージが明らかになる、美しくシンプルな構造。課題は、複数の署名をサポートするために 1 回限りのスキームを拡張することでした。

ハッシュベースの署名の進化

ハッシュベースのセキュリティが保守的な理由

ハッシュベースの署名は、次のような最小限の仮定に依存します。

• 耐衝突性 — x ≠ y の場合に H(x) = H(y) を見つけるのは困難です
• 二次プリイメージ耐性 — x が与えられた場合、H(x) = H(y) となる y を見つけるのは困難です
• プリイメージ耐性 — H(x) が与えられた場合、x を見つけるのは困難です

量子抵抗

量子コンピューターに対して:

• Shorのアルゴリズム — 適用されません (悪用できるグループ構造がありません)
• Groverのアルゴリズム — プリイメージ検索で √n だけ高速化します
• 緩和 — ハッシュ出力サイズを 2 倍にすると、Grover の高速化に打ち勝つ

SPHINCS+ (SLH-DSA) — NIST 規格

SPHINCS+ (SLH-DSA/FIPS 205 として標準化されています) は、賢いハイパーツリー構造を使用してステートフルネスの問題を解決します。

SPHINCS+ Architecture:
├── Hypertree (d layers of XMSS trees)
│   └── Each tree authenticates the next layer
├── WOTS+ One-Time Signatures
│   └── Signs inter-layer roots
└── FORS Few-Time Signatures
    └── Signs actual message

SPHINCS+パラメータオプション

SynXの関連性

ハッシュベースの署名とラティスベースの署名

関連用語

• SLH-DSA — NIST SPHINCS+ の正式名称
• SPHINCS+ — 基礎となるアルゴリズム
• ハッシュベースの暗号化 — より広いカテゴリー
• ウォッツ+ — Winternitz ワンタイム署名プラス
• マークルツリー — 主要なデータ構造
• FIPS205 — NIST 標準ドキュメント