Projekt

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Efficient Lattice-Based Cryptographic Protocols

Titel Englisch Efficient Lattice-Based Cryptographic Protocols
Gesuchsteller/in Camenisch Jan
Nummer 157080
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung IBM Research GmbH
Hochschule Firmen/Privatwirtschaft - FP
Hauptdisziplin Mathematik
Beginn/Ende 01.03.2015 - 28.02.2017
Bewilligter Betrag 122'672.00
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Alle Disziplinen (2)

Disziplin
Mathematik
Informatik

Keywords (4)

Data Protection; Lattice-based Cryptography; Privacy; Cryptographic Protocols

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Mit der zunehmenden Digitalisierung der Gesellschaft steigt auch der Bedarf, die Vertraulichkeit persönlicher Daten über Jahrzehnte hinweg schützen zu können. Die Sicherheit der meisten kryptographischen Verfahren basiert heute auf der Annahme, dass gewisse zahlentheoretische Probleme nicht effizient gelöst werden können. Obwohl diese Annahmen gegen Angriffe mit klassischen Computern zulässig erscheinen, ist bekannt, dass Quantencomputer die Annahmen - und damit auch die Sicherheit vieler aktueller Verfahren - brechen könnten. In den letzten Jahren stellten sich gitterbasierte Annahmen als vielversprechende Alternative heraus, da sie auch gegen Quantencomputer sicher zu sein scheinen. Leider sind unter diesen Annahmen komplexe krytographische Primitiven oft nur sehr ineffizient realisierbar.
Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Das Hauptziel unseres Projekts ist es, die Effizienzbeschränkungen gitterbasierte Kryptographic zu überwinden, um ihren praktischen Einsatz zu ermöglichen. Im Detail möchten wir effiziente sogenannte zero-knowledge Beweise von Wissen für bestehende gitterbasierte Verfahren finden. Solche Protokolle sind grundlegende Bausteine für viele, die Privatsphäre von Benutzern schützende, Anwendungen, wie zum Beispiel Gruppensignaturen oder anonyme Authentifizierungsverfahren, welche in einem zweiten Schritt auf Basis der gefundenen Resultate konstruiert werden sollen.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext

Unsere Arbeit wird neue Erkenntnisse im Bereich der gitterbasierten Kryptographie generieren, und dabei helfen, deren praktischen Einsatz zu ermöglichen. In Anbetracht der Fortschritte bei der Entwicklung von Quantencomputern werden unsere Resultate dazu beitragen, die Privatsphäre von Benutzern auch langfristig sicherzustellen.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 25.02.2015

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Name Institut

Publikationen

Publikation
One-Shot Verifiable Encryption from Lattices.
Lyubashevsky Vadim, Neven Gregory, One-Shot Verifiable Encryption from Lattices., in Advances in Cryptology - Eurocrypt 2017, Paris.

Abstract

As our environment is becoming more and more digital, the need to protect data has increased over the last decades. While encryption or authentication schemes allow one to protect data as it is communicated, regular reports about data leaks of private customer data recommend to aim for data-minimization. That is, only the information that is absolutely necessary for an application should be disclosed in the first place. In the literature, many provably secure privacy-enhancing protocols exist, including anonymous credential systems, oblivious transfer, electronic payment or election schemes, and secure auctions. First pilots of some of those schemes are already deployed in the real world.What virtually all of these schemes currently have in common is that they are based on number-theoretical hardness assumptions. That is, their security relies on the belief that, e.g., factoring large numbers or computing discrete logarithms is computationally infeasible. These assumptions have been well studied in the past, and are believed to be hard on classical computers. However, they are all known to be broken once quantum computers get practical, which according to some experts is only a question of time. It is therefore vital to strengthen research efforts for finding post-quantum secure cryptographic primitives already now.The most promising assumptions that are believed to withstand quantum-attacks are related to lattices. Unfortunately, only very basic primitives have been realized efficiently under these assumptions, but most complex primitives, including all privacy-preserving primitives mentioned above, can - if at all - only be realized at very high computational costs.The goal of this project is to construct efficient post-quantum secure instantiations for these primitives, in order to build practically usable solutions that allow us to secure our infrastructure in the future.The project proposed in the following is a collaboration between IBM Research - Zurich, and the Università della Svizzera italiana (USI). The requested funding will be used to hire two students for three years, with the goal of submitting PhD-theses to USI by the end of the project. The project will be embedded into the existing research groups, with members from both groups contributing. Further international collaborations will help to guarantee the success of the project.It is worth mentioning that while there are several internationally renowned groups performing re- search on number-theory based cryptography in Switzerland (e.g., ETH Zurich, EPFL Lausanne, IBM Research - Zurich), this project would be the first dedicated research effort towards future-proof cryp- tography here.
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