Kvanttiturvallisten algoritmien toteuttaminen kryptografiseen ohjelmistokirjastoon
Hekkala, Julius (2021-06-17)
Hekkala, Julius
J. Hekkala
17.06.2021
© 2021 Julius Hekkala. Ellei toisin mainita, uudelleenkäyttö on sallittu Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0) -lisenssillä (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Uudelleenkäyttö on sallittua edellyttäen, että lähde mainitaan asianmukaisesti ja mahdolliset muutokset merkitään. Sellaisten osien käyttö tai jäljentäminen, jotka eivät ole tekijän tai tekijöiden omaisuutta, saattaa edellyttää lupaa suoraan asianomaisilta oikeudenhaltijoilta.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202106188576
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202106188576
Tiivistelmä
Kryptografia on olennainen osa informaatioyhteiskuntaa. Julkisen avaimen salausmenetelmiä käytetään muun muassa kommunikaatioprotokollissa avaintenvaihtoon ja digitaalisiin allekirjoituksiin. Ne perustuvat matemaattisiin ongelmiin, jotka ovat hankalia perinteisille tietokoneille. Kvanttitietokoneen kehittyminen uhkaa kuitenkin niiden turvallisuutta, sillä on olemassa kvanttialgoritmeja, jotka huomattavasti nopeuttavat näiden ongelmien ratkaisuja. Tätä uhkaa vastaan on kehitetty ja kehitetään kvanttiturvallisia algoritmeja, jotka perustuvat ongelmiin, joihin ei kvanttitietokoneillekaan tunneta helppoa ratkaisua.
Tässä työssä integroitiin kopioon Crypto++-ohjelmistokirjastosta kolme varsin tuoretta kvanttiturvallista algoritmia. Niiden suorituskykyä verrattiin keskenään ja muiden algoritmien kanssa. Yleistasolla integroitujen versioiden suorituskyky oli tyydyttävä, joskin hieman heikompi kuin perustana käytetyissä mallitoteutuksissa. Haasteita tässä työssä aiheuttivat muun muassa algoritmien monimutkaisuus, debuggaus ja parametrien järkevä käsittely. Cryptography is an integral part of the information society. Public key cryptography is used in key exchange in different communication protocols and digital signatures. It is based on mathematical problems that are hard for classic computers. The quantum computer threatens the safety of these algorithms, as there are quantum algorithms that efficiently tackle some of these problems. Post-quantum cryptography has been and is being developed as an answer to this threat.
In this thesis, three quite recent post-quantum algorithms were integrated into a fork of Crypto++, which is an open source cryptographic library. The performance of the algorithms was measured and compared. On a general level, the performance achieved was satisfactory. Big challenges in this work were among others the complexity of the algorithms, debugging process and handling the multitude of parameters of the algorithms.
Tässä työssä integroitiin kopioon Crypto++-ohjelmistokirjastosta kolme varsin tuoretta kvanttiturvallista algoritmia. Niiden suorituskykyä verrattiin keskenään ja muiden algoritmien kanssa. Yleistasolla integroitujen versioiden suorituskyky oli tyydyttävä, joskin hieman heikompi kuin perustana käytetyissä mallitoteutuksissa. Haasteita tässä työssä aiheuttivat muun muassa algoritmien monimutkaisuus, debuggaus ja parametrien järkevä käsittely.
In this thesis, three quite recent post-quantum algorithms were integrated into a fork of Crypto++, which is an open source cryptographic library. The performance of the algorithms was measured and compared. On a general level, the performance achieved was satisfactory. Big challenges in this work were among others the complexity of the algorithms, debugging process and handling the multitude of parameters of the algorithms.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [31657]