Efficient Implementation of Post-Quantum Cryptography on Hardware Security Module

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  • 耐量子計算機暗号のHSMへの実装方法とそのCryptographic boundary構成方法についての考察

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耐量子計算機暗号（PQC）の実用性を評価するためには、ハードウェアセキュリティモジュール(HSM)などの制約された環境での検討を行うことも不可欠となる。そこで本稿では、鍵管理にHSMを用いた事例を想定し、格子暗号を適用する実用性について考察する。本書においては、2つのCryptographic Boundary（暗号境界）を想定した上で、暗号処理における非対称演算操作ではなく、暗号処理におけるハッシュ操作の効率に焦点を当てて検討を行う。また、PQCにおける暗号操作のボトルネックは、非対称演算操作ではなくハッシュ操作であることを指摘する。本書ではNISTのPQCプロジェクトのラウンド2から、３種類の格子ベース署名を評価した。また、これらの署名におけるボトルネックを分析し、暗号境界の異なる構造下でHSMを利用する場合のパフォーマンスを比較する。その後、格子ベース暗号方式を、HSMを伴う暗号境界内に構築するための適切な方法を提案する。我々の結果は、（PQCの標準化に際して行われるであろう）安全性証明と特許調査について、その検討を行う範囲を定義するのに役立つものと考えられる。

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