SLH-DSA (SPHINCS+)

Самый консервативный стандарт постквантовой сигнатуры — NIST FIPS 205.

Техническое объяснение

SLH-DSA использует гибридную конструкцию, сочетающую в себе Деревья Меркла, ВОТС+ одноразовые подписи и ФОРС малочисленные подписи. Эта конструкция без сохранения состояния устраняет бремя управления состоянием, возникающее в более ранних схемах на основе хеш-функции, позволяя использовать неограниченное количество подписей из одной пары ключей без отслеживания того, какие ключи были использованы.

Наборы параметров SLH-DSA

Алгоритм предлагает несколько наборов параметров, балансирующих размер подписи, уровень безопасности и скорость подписи:

Почему SLH-DSA предлагает консервативную безопасность

В отличие от подписей на основе решетки (ML-DSA/Dilithium), безопасность SLH-DSA зависит только о том, что хэш-функции устойчивы к коллизиям и устойчивы к второму прообразу. Эти свойства тщательно изучались на протяжении десятилетий:

• Никакой экзотической математики — Никаких проблем с решетками, никаких структурированных алгебраических предположений.
• Минимальная поверхность атаки — Only hash function security matters
• Один примитив, одно предположение — Базовые одноразовые подписи напрямую сводятся к хэш-прообразу и устойчивости к коллизиям. Это вычислительная безопасность, а не теоретико-информационная: сломайте хэш, и вы сломаете подпись, но для ее хранения больше ничего не требуется.
• Квантовая устойчивость — Алгоритм Grover обеспечивает только √n ускорение, чему легко противостоять.

SynX Актуальность

SLH-DSA против ML-DSA (дилитий)

Структура алгоритма

SLH-DSA Structure:
├── Hypertree (HT)
│   ├── XMSS Tree Layer d-1
│   │   └── WOTS+ One-Time Signatures
│   ├── XMSS Tree Layer d-2
│   │   └── WOTS+ One-Time Signatures
│   └── ... (d layers total)
│
└── FORS (Few-Time Signature)
    ├── Message hash → indices
    └── Reveal secret values

Связанные термины

• SPHINCS+ - Исходное название до стандартизации NIST.
• ML-DSA (Дилитиум) - Альтернативная подпись NIST на основе решетки
• FIPS 205 — Официальный стандартный документ NIST.
• Криптография на основе хеша — Более широкая категория
• ВОТС+ — Одноразовая подпись Winternitz Plus