JultikaUniversity of Oulu repository

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.

Implementing post-quantum cryptographic algorithms

Abstract

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.