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NTRU

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NTRU是一個帶有專利保護的開源公開密鑰加密系統，使用晶格加密算法（英語：lattice-based cryptography）來加密數據。它包括兩部分算法：NTRUEncrypt（英語：NTRUEncrypt）用來加密，NTRUSign（英語：NTRUSign）用來進行數字簽名。與其他流行的公鑰加密系統不同，它可以防止被Shor算法破解，並顯著提升了性能。

歷史

第一個被命名為NTRU的加密系統版本，是數學家Jeffrey Hoffstein（英語：Jeffrey Hoffstein），Jill Pipher（英語：Jill Pipher），和Joseph H. Silverman（英語：Joseph H. Silverman）於1996年開發的。同年，Daniel Lieman加入了NTRU開發團隊，並成立了公司NTRU Cryptosystems, Inc.， 獲得了該加密系統的專利。[1]2009年，該公司被一家名為Security Innovation的軟件安全公司收購。[2]2013年，Damien Stehle和Ron Steinfeld創建了NTRU的一個可靠版本，目前正在由歐盟委員會授權的後量子加密小組進行研究。[3]

2016年5月，Daniel Bernstein，Tanja Lange等人發佈了NTRU Prime，[4]通過消除一些令人不安的代數結構以抵抗潛在的攻擊。

性能

在同等加密強度下，NTRU執行大開銷的私鑰操作比RSA算法快得多。[5]RSA算法的私鑰操作耗時與密鑰長度呈三次方關係，而NTRU相應操作為二次方關係。

據魯汶大學電子工程部門表示，「使用一塊現代的GTX280顯卡，在256 bit加密強度下，最高可達每秒二十萬次的加密的吞吐量。與最新的對稱加密AES實現相比（這並不公平），只慢了大概二十倍。」[6]

防止量子計算機破解

與RSA加密演算法和橢圓曲線加密算法（英語：Elliptic Curve Cryptography, ECC）不同，NTRU在基於量子計算機的攻擊面前沒有已知的弱點。國家標準技術研究所在一份2009年的調查中寫到「目前不存在一種能同時兼顧公鑰加密和數字簽名，並在Shor算法面前沒有弱點的可行替代方案」以及「在基于格的眾多已有加密方案中，NTRU加密算法族看起來是最可行的」。[7]歐盟的PQCRYPTO計劃(Horizon 2020 ICT-645622)正在評估Stehle–Steinfeld可靠版本的NTRU (並非原始版本的NTRU算法)，以作為一項潛在的歐洲標準。[3]然而Stehle-Steinfeld版本的NTRU「比原始版本效率要低得多」."[8]

標準

  • IEEE Std 1363.1標準，發佈於2008年，標準化了基于格的公鑰加密算法，尤其是NTRUEncrypt。[9]
  • X9.98標準，標準化了基于格的公鑰加密算法，尤其是NTRUEncrypt，作為X9（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）金融服務標準的一部分。[10]
  • 歐洲委員會的PQCRYPTO計劃正在考慮標準化Stehle-Steinfeld可靠版本的NTRU[8]

發行方式

最初，NTRU只有一個帶專利保護的付費開源庫可用，打算寫開源實現的作者收到訴訟威脅。[11][12]直到2011年出現了第一個開源實現，[13]在2013年，Security Innovation豁免了開源項目的專利授權要求，[14]並以GPL v2協議釋放了一份NTRU的參考實現。[15]

Security Innovation依然提供付費的專有軟件選項。[16]

現在存在兩個開源的NTRU實現：

  • GPL-licensed下的參考實現[15]
  • BSD-licensed下的庫[13]

分別在Java和C下可用。

參考

  1. ^ Robertson, Elizabeth D. RE: NTRU Public Key Algorithms IP Assurance Statement for 802.15.3 (PDF). IEEE. August 1, 2002 [February 4, 2013]. （原始內容存檔 (PDF)於2016-04-09）. 
  2. ^ Robinson, Maureen. Security Innovation acquires NTRU Cryptosystems, a leading security solutions provider to the embedded security market (新聞稿). Wilmington, MA: Security Innovation. July 22, 2009 [February 4, 2013]. （原始內容存檔於2013-12-17）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Lange, Tanja. Initial recommendations of long-term secure post-quantum systems (PDF). PQCRYPTO.EU. Horizon 2020 ICT-645622. 1 March 2015 [18 January 2015]. （原始內容存檔 (PDF)於2016-04-29）. 
  4. ^ 存档副本 (PDF). [2016-10-24]. （原始內容存檔 (PDF)於2016-09-27）. 
  5. ^ NTRU: Quantum-Resistant High Performance Cryptography. [2016-10-24]. （原始內容存檔於2016-10-10）. 
  6. ^ Hermans, Jens; Vercauteren, Frederik; Preneel, Bart. Pieprzyk, Josef , 編. Speed Records for NTRU (PDF). Topics in Cryptography – CT-RSA 2010. Lecture Notes in Computer Science (San Francisco, CA: Springer Berlin Heidelberg). 2010, 5985: 73–88 [February 4, 2013]. ISBN 978-3-642-11924-8. ISSN 0302-9743. doi:10.1007/978-3-642-11925-5_6. （原始內容存檔 (PDF)於2016-10-06）. 
  7. ^ Perlner, Ray A.; Cooper, David A. Seamons, Kent; McBurnett, Neal; Polk, Tim , 編. Quantum resistant public key cryptography: a survey (PDF). Proceedings of the 8th Symposium on Identity and Trust on the Internet (New York, NY: ACM). 2009: 85–93 [February 3, 2013]. ISBN 978-1-60558-474-4. doi:10.1145/1527017.1527028. （原始內容 (PDF)存檔於2012年5月14日）. 
  8. ^ 8.0 8.1 Cryptology ePrint Archive: Report 2013/004. eprint.iacr.org. [2016-01-18]. （原始內容存檔於2016-03-04）. 
  9. ^ IEEE P1363: Standard Specifications For Public Key Cryptography. Grouper.ieee.org. [7 December 2014]. （原始內容存檔於2014年12月1日）. 
  10. ^ Security Innovation’s NTRUEncrypt Adopted as X9 Standard for Data Protection - Business Wire. Businesswire.com. [7 December 2014]. （原始內容存檔於2016-08-13）. 
  11. ^ Statement by the libtomcrypt (LTC) author. 
  12. ^ Email exchange between Security Innovation and a software author. [2016-10-24]. （原始內容存檔於2016-10-05）. 
  13. ^ 13.0 13.1 Buktu, Tim. NTRU: Quantum-Resistant cryptography. Independent / not affiliated with NTRU Cryptosystems, Inc. [February 4, 2013]. （原始內容存檔於2013-01-29）. 
  14. ^ FOSS Exception. [2016-10-24]. （原始內容存檔於2019-02-14）. 
  15. ^ 15.0 15.1 Open Source NTRU Public Key Cryptography and Reference Code. [2016-10-24]. （原始內容存檔於2018-03-31）. 
  16. ^ Security Innovation - NTRU Cryptography. [2016-10-24]. （原始內容存檔於2014-12-10）. 

外部連結

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