Экзотика, эзотерика, перспективные направления. Лекция №9

У Г А Т У
Содержание лекции
Уфимский государственный авиационный технический университет
Подписи на основе многократного хеширования
Подпись Лэмпорта
Подпись Винтерница
Дерево Меркла
Распределенные реестры
Прочее

У Г А Т У
Одноразовые подписи
Уфимский государственный авиационный технический университет
One-Time Signature, OTS
Отличия от обычных ЭП:
Математический аппарат асимметричной криптографии не используется
Используется хеш-функция, при этом, криптостойкость подписи обеспечивается исключительно криптостойкостью используемой хеш-функции
Каждую пару ОК-ЗК можно использовать один раз
Длины ключей больше, вычислительные затраты меньше
Считаются устойчивыми к гипотетическим квантовым атакам

У Г А Т У
Подпись Лэмпорта
Уфимский государственный авиационный технический университет
Вариант на основе 256-битной хеш-функции

У Г А Т У
Подпись Лэмпорта
Уфимский государственный авиационный технический университет
Вариант на основе 256-битной хеш-функции

У Г А Т У
Подпись Винтерница
Уфимский государственный авиационный технический университет
Вариант на основе 256-битной хеш-функции

У Г А Т У
Подпись Винтерница
Уфимский государственный авиационный технический университет
Вариант на основе 256-битной хеш-функции

У Г А Т У
Подпись Винтерница
Уфимский государственный авиационный технический университет
Вариант на основе 256-битной хеш-функции

У Г А Т У
Одноразовые подписи
Уфимский государственный авиационный технический университет
Уменьшение длины ключей
Если ЗК является ПСП, то в памяти можно хранить только синхропосылку генератора
Вместо ОК в «цифровой телефонной книге» можно публиковать его хеш-функцию
Тогда к самой ЭП надо прикладывать значение ОК
т.е. объем телефонной книги уменьшается за счет увеличения объема каждой конкретной подписи

У Г А Т У
Одноразовые подписи
Уфимский государственный авиационный технический университет
Постановка подписи при уменьшенной длине ключей
Проверка подписи при уменьшенной длине ключей

У Г А Т У
Дерево Меркла
Уфимский государственный авиационный технический университет

У Г А Т У
Дерево Меркла
Уфимский государственный авиационный технический университет
Процедура постановки подписи

У Г А Т У
Дерево Меркла
Уфимский государственный авиационный технический университет
Процедура проверки подписи

У Г А Т У
Дерево Меркла
Уфимский государственный авиационный технический университет
Особенности

У Г А Т У
Дерево Меркла
Уфимский государственный авиационный технический университет
Особенности
Информация, вычисляемая в процессе постановки ЭП
Информация, хранимая в памяти шифратора
Много памяти, мало вычислений
Немного памяти, немного вычислений
Мало памяти, много вычислений

У Г А Т У
Содержание лекции
Уфимский государственный авиационный технический университет
Подписи на основе многократного хеширования
Распределенные реестры
Прочее

У Г А Т У
Распределенный реестр
Уфимский государственный авиационный технический университет
Структура данных, характеризующаяся особенностями:
Хранимые данные представляют собой множество записей, каждая из которых содержит электронную подпись ее автора
Записи могут быть объединены в блоки
Каждая запись (блок) содержит криптографическую хеш-функцию одной или нескольких предыдущих записей (блоков)
Копии структуры хранятся на множестве узлов сети
Следствия:
Добавляя запись в реестр, автор косвенным образом подписывает множество уже содержащихся в нем записей
Хранение данных в распределенном реестре обеспечивает:
криптографическую защиту от подмены данных, в том числе самим автором
фиксацию времени их опубликования
Распределенное хранение защищает от попытки подменить весь реестр целиком
Злоумышленник должен контролировать >50% узлов сети

У Г А Т У
Распределенный реестр
Уфимский государственный авиационный технический университет
Поколения распределенных реестров
1-е поколение (DLT 1.0)
Bitcoin, 2008-2009
«Классические» криптовалюты
Реестр используется для хранения данных, а практическое применение этих данных осуществляется другими приложениями
2-е поколение (DLT 2.0)
Etherium, 2013
Смарт-контракт – алгоритм, задающий взаимодействие пользователей реестра в зависимости от того, какая информация записывается в реестр
Реестр становится распределенным приложением для выполнения программ
3-е поколение (DLT 3.0)
???

У Г А Т У
Виды распределенных реестров
Уфимский государственный авиационный технический университет
Цепной реестр
Blockchain
Все блоки упорядочены хронологически
Каждая следующая запись содержит хеш-функцию предыдущей
Проблема: временной промежуток между добавлениями новых записей должен быть больше, чем время синхронизации копий на разных узлах
Записи объединяют в блоки
Применяются механизмы искусственного замедления генерации блоков
Proof of Authority – записывать блоки в реестр могут только определенные узлы
Proof of Work – вычислительная сложность добавления записей искусственно завышается, чтобы делать это могли только наиболее мощные узлы (майнеры)

У Г А Т У
Виды распределенных реестров
Уфимский государственный авиационный технический университет
Графовый реестр
Directed acyclic graph, tangle
Криптовалюта iota, 2015
Каждая следующая запись ссылается на некоторые две предыдущие записи
Объединять записи в блоки и замедлять частоту их добавления не требуется
Малоинтересно как криптовалюта: в таких реестрах майнеры не нужны

У Г А Т У
Содержание лекции
Уфимский государственный авиационный технический университет
Подписи на основе многократного хеширования
Распределенные реестры
Прочее
Низкоресурсная криптография
Квантовые технологии
Гомоморфные шифры
Доказательство с нулевым разглашением
Протоколы тайного голосования