Lattice-Based Cryptography: Development and Analysis of a New Variant of the Crystals-Kyber Algorithm
Descripción del Articulo
The imminent arrival of quantum computing has accelerated the need for cryptographic systems resistant to quantum attacks. Such attacks exploit the vulnerability in private and public key encryption systems, where the public key is derived from the private key, which could be refactored from the pub...
Autores: | , , |
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Formato: | artículo |
Fecha de Publicación: | 2024 |
Institución: | Universidad de Lima |
Repositorio: | Revistas - Universidad de Lima |
Lenguaje: | inglés |
OAI Identifier: | oai:revistas.ulima.edu.pe:article/7383 |
Enlace del recurso: | https://revistas.ulima.edu.pe/index.php/Interfases/article/view/7383 |
Nivel de acceso: | acceso abierto |
Materia: | post-quantum lattice-based quantum computing Kyber quantum cryptanalysis poscuántico basado en retículas computación cuántica criptoanálisis cuántico |
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Lattice-Based Cryptography: Development and Analysis of a New Variant of the Crystals-Kyber AlgorithmCriptografía basada en retículas: desarrollo y análisis de una nueva variante del algoritmo Crystals-KyberCisneros Laule, Mauricio SebastianOlazabal Silva, Javier EnriqueNina Hanco, Hernanpost-quantumlattice-basedquantum computingKyberquantum cryptanalysisposcuánticobasado en retículascomputación cuánticaKybercriptoanálisis cuánticoThe imminent arrival of quantum computing has accelerated the need for cryptographic systems resistant to quantum attacks. Such attacks exploit the vulnerability in private and public key encryption systems, where the public key is derived from the private key, which could be refactored from the public key. To address this issue, the National Institute of Standards and Technology (NIST) launched a global competition in 2016 to create quantum-resistant algorithms. CRYSTALS-Kyber, a lattice-based algorithm focused on the learning with errors (LWE) problem, was selected for standardization. This work introduces RKyber, a variant that instead targets the learning with rounding (LWR) problem, simplifying computations by using deterministic errors rather than random noise. Both algorithms were executed 1000 times, showing that RKyber offers improved speed at the cost of some security.La inminente llegada de la computación cuántica ha hecho necesario el desarrollo de sistemas criptográficos resistentes a los ataques cuánticos. Los ataques cuánticos explotan la debilidad de la encriptación de llave pública y privada, la cual radica en que la llave pública es derivada desde la llave privada y esta última podría ser factorizada a partir de la llave pública. En respuesta, el NIST inició un concurso mundial en 2016 para crear algoritmos resistentes a la computación cuántica. CRYSTALS-Kyber, un algoritmo basado en celosía que aborda el problema de Aprendizaje con Errores fue seleccionado para su estandarización. Este trabajo introduce una variante, RKyber, que en su lugar aborda el problema de Aprendizaje con Redondeo, simplificando los cálculos mediante el uso de errores deterministas en lugar de ruido aleatorio. Ambos algoritmos se ejecutaron 1000 veces, demostrando que RKyber es más rápido, aunque sacrifica algo de seguridad.Universidad de Lima2024-12-26info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfapplication/pdfhttps://revistas.ulima.edu.pe/index.php/Interfases/article/view/738310.26439/interfases2024.n020.7383Interfases; No. 020 (2024); 165-184Interfases; Núm. 020 (2024); 165-184Interfases; n. 020 (2024); 165-1841993-491210.26439/interfases2024.n020reponame:Revistas - Universidad de Limainstname:Universidad de Limainstacron:ULIMAenghttps://revistas.ulima.edu.pe/index.php/Interfases/article/view/7383/7471https://revistas.ulima.edu.pe/index.php/Interfases/article/view/7383/7472https://creativecommons.org/licenses/by/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessoai:revistas.ulima.edu.pe:article/73832025-05-02T13:20:14Z |
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The imminent arrival of quantum computing has accelerated the need for cryptographic systems resistant to quantum attacks. Such attacks exploit the vulnerability in private and public key encryption systems, where the public key is derived from the private key, which could be refactored from the public key. To address this issue, the National Institute of Standards and Technology (NIST) launched a global competition in 2016 to create quantum-resistant algorithms. CRYSTALS-Kyber, a lattice-based algorithm focused on the learning with errors (LWE) problem, was selected for standardization. This work introduces RKyber, a variant that instead targets the learning with rounding (LWR) problem, simplifying computations by using deterministic errors rather than random noise. Both algorithms were executed 1000 times, showing that RKyber offers improved speed at the cost of some security. |
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