Kafes-Tabanlı Anahtar Değişim/Paketleme Protokollerinde Kullanılan Uzlaşma Yöntemlerine Ait Bileşenlerin Analizi


AKLEYLEK S., SEYHAN K.

Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Dergisi, cilt.13, sa.1, ss.43-56, 2020 (Hakemli Dergi) identifier

  • Yayın Türü: Makale / Tam Makale
  • Cilt numarası: 13 Sayı: 1
  • Basım Tarihi: 2020
  • Dergi Adı: Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Dergisi
  • Derginin Tarandığı İndeksler: TR DİZİN (ULAKBİM)
  • Sayfa Sayıları: ss.43-56
  • Ondokuz Mayıs Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Kafes-tabanlıDiffie-Hellman benzeri anahtar değişim/paketleme protokollerinde kullanılan zorproblemlerin yapısı gereği ortak paylaşılan anahtarın elde edilmesinde araişlem adımlarına ihtiyaç duyulur. Uzlaşma yapıları olarak isimlendirilen buadımların farklılaşması ile kuantum sonrası kriptografi için alternatifsistemler önerilebilecektir. Bu çalışmada, RLWE problemi tabanlı Ding17, Peikert14, Saarinen17 ile MLWE problemitabanlı Hamburg17 ve Bi-GISIS problemi tabanlı Jing18 anahtar değişim/paketlemeprotokolleri içerdikleri problemlere, kullanılan cebirsel yapılara veprotokollerin işleyiş aşamalarına göre farklılaşan uzlaşma yöntemleri açısındankarşılaştırılmıştır. Yapılan bu karşılaştırma sonucu yuvarlama işlemi ve ekbilgi hesabı içeren ve içermeyen, farklı  parçalanışlarına sahip bir veya daha fazlauzlaşma fonksiyonu kullanan protokollerin içermesi gereken işleyiş adımlarıtespit edilmiştir. Elde edilen bilgiler ile yeni bir yaklaşımın içerebileceğitemel yapı açıklanarak açık problemlere çözüm önerisi sunabilen gelecek çalışmalarayer verilmiştir. 
Lattice-based Diffie-Hellman like key exchange/encapsulation mechanisms require intermediate processing steps to obtain the shared secret key. These steps, called reconciliation methods, are due to the structure of the hard lattice problems. By using the variations of these steps, alternative systems for post-quantum cryptography can be proposed. In this paper, RLWE based Ding17, Peikert14, and Saarinen17 protocols, MLWE based Hamburg17 protocol, and Bi-GISIS based Jing18 protocol are compared. This comparison is made to determine the differentiated reconciliation steps according to the hard lattice problems, algebraic structures and stages of protocol operations. As a result of this comparison, some different approaches are observed in terms of reconciliation and rounding functions, the calculation of additional information, and the partitions of Ժ. We also explain the main structure of new ideas that can be used to build reconciliation methods to solve open problems.