草稿NTRU

草稿NTRU

草稿NTRU是一個帶有專利保護的開源公開密鑰加密系統,使用基於格的加密算法來加密數據。它包括兩部分算法:NTRUEncrypt用來加密,NTRUSign用來進行數字簽名。與其他流行的公鑰加密系統不同,它可以防止被Shor算法破解,並顯著提升了性能。

基本介紹

  • 中文名:草稿NTRU
  • 外文名:Manuscript NTRU
  • 屬性公開密鑰加密系統
  • 功能:防止被Shor算法破解
  • 學科:密碼學
  • 領域:密碼學
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歷史

第一個被命名為NTRU的加密系統版本,是數學家Jeffrey Hoffstein,Jill Pipher,和Joseph H. Silverman於1996年開發的。同年,Daniel Lieman加入了NTRU開發團隊,並成立了公司NTRU Cryptosystems, Inc., 獲得了該加密系統的專利。2009年,該公司被一家名為Security Innovation的軟體安全公司收購。2013年,Damien Stehle和Ron Steinfeld創建了NTRU的一個可靠版本,目前正在由歐盟委員會授權的後量子加密小組進行研究。
2016年5月,Daniel Bernstein,Tanja Lange等人發布了NTRU Prime,通過消除一些令人不安的代數結構以抵抗潛在的攻擊。

性能

在同等加密強度下,NTRU執行大開銷的私鑰操作比RSA算法快得多。RSA算法的私鑰操作耗時與密鑰長度呈三次方關係,而NTRU相應操作為二次方關係。
據魯汶大學電子工程部門表示,“使用一塊現代的GTX280顯示卡,在256 bit加密強度下,最高可達每秒二十萬次的加密的吞吐量。與最新的對稱加密AES實現相比(這並不公平),只慢了大概二十倍。”

防止量子計算機破解

RSA加密算法和橢圓曲線加密算法(英語:Elliptic Curve Cryptography, ECC)不同,NTRU在基於量子計算機的攻擊面前沒有已知的弱點。國家標準枝術研究所在一份2009年的調查中寫到“目前不存在一種能同時兼顧公鑰加密和數字簽名,並在Shor算法面前沒有弱點的可行替代方案”以及“在基於格的眾多已有加密方案中,NTRU加密算法族看起來是最可行的”。歐盟的PQCRYPTO計畫(Horizon 2020 ICT-645622)正在評估Stehle–Steinfeld可靠版本的NTRU (並非原始版本的NTRU算法),以作為一項潛在的歐洲標準。然而Stehle-Steinfeld版本的NTRU“比原始版本效率要低得多"。

標準

  • IEEE Std 1363.1標準,發布於2008年,標準化了基於格的公鑰加密算法,尤其是NTRUEncrypt。
  • X9.98標準,標準化了基於格的公鑰加密算法,尤其是NTRUEncrypt,作為X9金融服務標準的一部分。
  • 歐洲委員會的PQCRYPTO計畫正在考慮標準化Stehle-Steinfeld可靠版本的NTRU。

發行方式

最初,NTRU只有一個帶專利保護的付費開源庫可用,打算寫開源實現的作者收到訴訟威脅。直到2011年出現了第一個開源實現,在2013年,Security Innovation豁免了開源項目的專利授權要求,並以GPL v2協定釋放了一份NTRU的參考實現。
Security Innovation依然提供付費的專有軟體選項。
現在存在兩個開源的NTRU實現:
  • GPL-licensed下的參考實現;
  • BSD-licensed下的庫。
分別在Java和C下可用。

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