什麼是橢圓曲線密碼學

使用有限體上橢圓曲線之點運算的公開金鑰加密的總稱。安全性的根據在於,由曲線上的點G乘以秘密整數k所得的點 kG 求出 k 的問題(橢圓曲線上的離散對數問題)很困難。在相同安全性下所需的金鑰比RSA短得多,256位元的金鑰被視為與3072位元RSA相當(128位元安全性)的參考值。用於金鑰交換的ECDH、ECDHE,以及簽章的ECDSA、EdDSA,曲線廣泛使用P-256與Curve25519等。由於會被Shor演算法破解,是遷移到後量子密碼學的對象。

日文名稱: 楕円曲線暗号

「橢圓曲線密碼學」出現在2領域的4道練習題中(密碼學基礎與應用, 量子電腦硬體等)。

這個名詞所屬的領域: 密碼學基礎與應用

練習橢圓曲線密碼學的題目

在NIST SP 800-57的表中,被視為與128位元對稱式加密(AES-128)同等安全性之參考值的RSA金鑰長度(n 的位元數)與橢圓曲線密碼金鑰長度的組合,為下列何者?

  1. ARSA約128位元,橢圓曲線密碼約128位元
  2. BRSA約2048位元,橢圓曲線密碼約128位元
  3. CRSA約3072位元,橢圓曲線密碼約256位元
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正確答案:C. RSA約3072位元,橢圓曲線密碼約256位元

公開金鑰加密要得到相同的安全性,需要比對稱式加密更長的金鑰。在NIST SP 800-57 Part 1的表中,128位元安全性的參考值為RSA 3072位元、橢圓曲線密碼256~383位元。橢圓曲線密碼即使是已知最好的攻擊,也需要約金鑰長度一半位元數的工作量,因此金鑰長度約為安全性位元數的2倍即可,能以比RSA短得多的金鑰得到相同的安全性。RSA的2048位元是相當於112位元的參考值。

ECDSA數位簽章在每次簽章時都使用秘密的亂數 k。關於 k 的處理方式的說明,正確的是下列何者?

  1. Ak 包含在簽章中公開,因此相同的值使用幾次都不影響安全性
  2. B若對不同訊息的簽章使用相同的 k,就能由兩個簽章計算出私密金鑰
  3. C即使 k 是可預測的值,只要私密金鑰本身沒有外洩,簽章就不會被偽造
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正確答案:B. 若對不同訊息的簽章使用相同的 k,就能由兩個簽章計算出私密金鑰

ECDSA的簽章 (r, s) 由 k、訊息的雜湊值與私密金鑰計算而得。若以相同的 k 對兩則訊息簽章,就能從兩個 s 的式子消去 k,求出 k 與私密金鑰。已知即使 k 只有部分位元有偏差或可被預測,也能從大量簽章求出私密金鑰。因此要使用品質良好的亂數,或像RFC 6979那樣,由私密金鑰與訊息確定性地產生 k。

解析中的「橢圓曲線密碼學」

出現「橢圓曲線密碼學」的題目(4題)

  1. 在NIST SP 800-57的表中,被視為與128位元對稱式加密(AES-128)同等安全性之參考值的RSA金鑰長度(n 的位元數)與橢圓曲線密碼金鑰長度的組合,為下列何者?
  2. ECDSA數位簽章在每次簽章時都使用秘密的亂數 k。關於 k 的處理方式的說明,正確的是下列何者?
  3. 大規模容錯量子電腦實現時,一般認為安全性會因 Shor 演算法而大幅受損的密碼是下列何者?
  4. 關於後量子密碼(PQC),下列敘述何者正確?

出現這個名詞的比較

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