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SOTS:一个基于哈希函数更短的后量子数字签名方案

卫宏儒, 黄靖怡

卫宏儒, 黄靖怡. SOTS:一个基于哈希函数更短的后量子数字签名方案[J]. 计算机研究与发展, 2021, 58(10): 2300-2309. DOI: 10.7544/issn1000-1239.2021.20210619
引用本文: 卫宏儒, 黄靖怡. SOTS:一个基于哈希函数更短的后量子数字签名方案[J]. 计算机研究与发展, 2021, 58(10): 2300-2309. DOI: 10.7544/issn1000-1239.2021.20210619
Wei Hongru, Huang Jingyi. SOTS: A Hash Function-Based Shorter Post-Quantum Digital Signature Scheme[J]. Journal of Computer Research and Development, 2021, 58(10): 2300-2309. DOI: 10.7544/issn1000-1239.2021.20210619
Citation: Wei Hongru, Huang Jingyi. SOTS: A Hash Function-Based Shorter Post-Quantum Digital Signature Scheme[J]. Journal of Computer Research and Development, 2021, 58(10): 2300-2309. DOI: 10.7544/issn1000-1239.2021.20210619
卫宏儒, 黄靖怡. SOTS:一个基于哈希函数更短的后量子数字签名方案[J]. 计算机研究与发展, 2021, 58(10): 2300-2309. CSTR: 32373.14.issn1000-1239.2021.20210619
引用本文: 卫宏儒, 黄靖怡. SOTS:一个基于哈希函数更短的后量子数字签名方案[J]. 计算机研究与发展, 2021, 58(10): 2300-2309. CSTR: 32373.14.issn1000-1239.2021.20210619
Wei Hongru, Huang Jingyi. SOTS: A Hash Function-Based Shorter Post-Quantum Digital Signature Scheme[J]. Journal of Computer Research and Development, 2021, 58(10): 2300-2309. CSTR: 32373.14.issn1000-1239.2021.20210619
Citation: Wei Hongru, Huang Jingyi. SOTS: A Hash Function-Based Shorter Post-Quantum Digital Signature Scheme[J]. Journal of Computer Research and Development, 2021, 58(10): 2300-2309. CSTR: 32373.14.issn1000-1239.2021.20210619

SOTS:一个基于哈希函数更短的后量子数字签名方案

基金项目: 国家自然科学基金项目(61873026);广东省重点领域研发计划项目(2020B0909020001)
详细信息
  • 中图分类号: TP309

SOTS: A Hash Function-Based Shorter Post-Quantum Digital Signature Scheme

Funds: This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (61873026) and the Key-Area Research and Development Program of Guangdong Province (2020B0909020001).
  • 摘要: 在后量子数字签名方案中,基于哈希函数的签名方案是高效和可证明安全的.然而,过长的密钥和签名是基于哈希函数的签名方案最主要的问题.在已有签名方案的基础上,提出一个新的一次签名方案,该方案不仅减少了签名的数量,同时减少了每个签名的长度.和Winternitz OTS方案相比,新的方案在密钥和签名尺寸上分别减少了77%和82%,和WOTS+方案相比,在密钥和签名尺寸上分别减少了60.7%和60.5%.在签名长度上,新方案与近2年提出的NOTS,SDS-OTS和WOTS-S方案相比,分别减少了17%,24.5%和48.1%.另外,证明了新的方案在选择明文攻击(Chosen-Plaintext Attack, CPA)下是存在不可伪造的,安全性可规约为底层哈希函数的单向性.除此之外,实验证实了与WOTS+方案相比,在密钥生成、签名生成和签名验证所需时间上,新的方案分别减少了71.4%,47.7%和60.9%.
    Abstract: In the post-quantum digital signature schemes, the Hash-based signature schemes are efficient and provably secure. However, one major drawback of Hash-based signature schemes is the large size of the key and the signature. In this study, based on existing digital signature schemes, a new One-Time Signature (OTS) scheme, which reduces both the number of the signatures and the size of each signature, has been proposed. Under the same post-quantum security level, the proposed scheme reduces the key and the signature sizes by 77% and 82.0% respectively as compared with the Winternitz OTS scheme. And it also reduces the key and the signature sizes by 60.7% and 60.5% respectively as compared with WOTS+. In terms of the signature size, compared with the NOTS, SDS-OTS and WOTS-S schemes proposed in the past two years, this proposed novel scheme has reduced by 17%, 24.5% and 48.1% respectively. Furthermore, this novel scheme is existentially unforgeable under the Chosen-Plaintext Attack (CPA) model. The security of this scheme is a security reduction of the onewayness of the underlying Hash function. Moreover, compared with WOTS+, the proposed signature scheme reduces the time of generating keys, creating signatures and verifying signatures by 71.4%, 47.7%, and 60.9% respectively.
  • 期刊类型引用(16)

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  • 发布日期:  2021-09-30

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