Hash-baserade signaturer

Det mest konservativa förhållningssättet till kvantresistenta digitala signaturer.

Teknisk förklaring

Hash-baserade signaturer utvecklades från Lamports engångssignaturer (1979) — en vackert enkel konstruktion där signering avslöjar förbilder av hashvärden. Utmaningen har varit att utöka engångsscheman för att stödja flera signaturer.

Utveckling av hash-baserade signaturer

Varför hash-baserad säkerhet är konservativ

Hash-baserade signaturer förlitar sig på minimala antaganden:

• Kollisionsmotstånd — Att hitta H(x) = H(y) för x ≠ y är svårt
• Andra förbildens motstånd — Givet x är det svårt att hitta y där H(x) = H(y).
• Preimage motstånd — Givet H(x) är det svårt att hitta x

Kvantmotstånd

Mot kvantdatorer:

• Shor:s algoritm — Gäller INTE (ingen gruppstruktur att utnyttja)
• Grover:s algoritm — Ger endast √n hastighetsökning vid förbildssökning
• Begränsning — Dubbla hash-utdatastorleken besegrar Grover:s snabbhet

SPHINCS+ (SLH-DSA) — NIST-standarden

SPHINCS+ (standardiserad som SLH-DSA/FIPS 205) löser tillståndsproblemet med hjälp av en smart hyperträdkonstruktion:

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+ Parameteralternativ

SynX Relevans

Hash-baserade vs. Gitter-baserade signaturer

Relaterade villkor

• SLH-DSA — NIST:s officiella namn för SPHINCS+
• SPHINCS+ — Den underliggande algoritmen
• Hash-baserad kryptografi — Den bredare kategorin
• WOTS+ — Winternitz One-Time Signature Plus
• Merkle träd — Nyckeldatastrukturen
• FIPS 205 — Standarddokumentet NIST