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Title in Portuguese: Estudo e otimização do LowMC
Author: Aquino Junior, Samuel Evangelista de
Advisor(s): Rabêlo Filho, Roberto Cabral
Keywords: Otimização
Criptografia
Prova de conhecimento zero
Privacidade
Issue Date: 2022
Citation: AQUINO JÚNIOR, Samuel Evangelista de. Estudo e otimização do LowMC. 2022. 49 f.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Ciência da Computação)-Universidade Federal do Ceará, Campus de Quixadá, Quixadá, 2022.
Abstract in Portuguese: A evolução da computação é acompanhada sempre de novos desafios e um desses são os problemas considerados intratáveis para a computação clássica, que se tornam tratáveis na computação quântica. Um desses problemas afeta diretamente uma subárea de computação, que é a criptografia; fundamental na comunicação segura de dispositivos digitais. Em 1994, Peter Shor apresentou um algoritmo quântico capaz de solucionar o problema da fatoração de inteiros e do logaritmo discreto. Tal descoberta foi um marco para determinar o inicio dos estudos na área da criptografia pós-quântica. Tais problemas, advindo da teoria dos números, são base para primitivas criptográficas assimétricas. Nesse contexto, surgiu um algoritmo de assinatura digital baseado no conceito de Prova de Conhecimento Zero e Computação Multiparte chamado Picnic, tal algoritmo é considerado seguro mesmo com o surgimento de um computador quântico de proposito geral, porém esse algoritmo ainda é relativamente lento. Dentro do Picnic existe uma cifra simétrica que é executada algumas centenas de vezes de forma independente, o LowMC. Assim, este trabalho tem como objetivo buscar otimizações nesta primitiva criptográfica especifica, buscando contribuir com a criptografia em geral. A principal técnica aplicada é a paralelização a nível de instrução, de modo a utilizar instruções vetoriais, para processar vários estados paralelamente.
Abstract: The evolution of computing is always accompanied by new challenges and one of these are the problems considered intractable for classical computing that become treatable in quantum computing. One of these problems directly affects a subarea of computing, which is cryptography; fundamental in the secure communication of digital devices. In 1994, Peter Shor presented a quantum algorithm capable of solving the problem of factoring integers and the discrete logarithm. This discovery was a milestone to determine the beginning of studies in the area of post-quantum cryptography. Such problems, arising from number theory, are the basis for asymmetric cryptographic primitives. Thus, a digital signature algorithm emerged based on the concept of Proof of Knowledge and Multipart Computing called Picnic, such an algorithm is considered secure even with the emergence of a general-purpose quantum computer, but this algorithm is still relatively slow. Within Picnic there is a symmetric cipher that runs a few hundred times independently. Thus, this work aims to seek optimizations in this specific cryptographic primitive, seeking to contribute to cryptography in general. The main technique applied is instruction-level parallelization, to use instruction vectors, to process on amounts of bits in parallel.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/65405
metadata.dc.type: TCC
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