NTRU格上高效紧凑密钥封装方案

作者：梁志闯; 郑婕妤; 赵运磊^*

来源：计算机研究与发展, 2023, 1-25.

• 后量子密码
• NTRU
• 密钥封装方案
• 密文压缩
• 数论变换
• AVX2实现

基于NTRU格设计后量子密钥封装方案是格密码领域主流方向之一.为降低密文尺寸，现有方案会引入额外的困难性假设和使用纠错码来辅助压缩密文，但这会导致方案的假设过强和实现更复杂.为克服这些障碍，提出了一个仅基于NTRU单向困难性假设、不使用纠错码也能压缩密文的高效紧凑的密钥封装方案LTRU.给出一套性能均衡的LTRU参数集：它具有128 b量子安全强度、与之匹配且可忽略的错误率、较小的公钥尺寸和密文尺寸.LTRU基于NTT友好环构造.还给出一种高效的混合基数论变换算法来计算该环上多项式运算.最后，给出了LTRU的C实现和AVX2实现.与NIST第3轮决赛方案NTRU-HRSS相比，在LTRU的经典安全强度和量子安全强度分别增强6 b和5 b的基础上，LTRU的公钥尺寸降低14.6%，密文尺寸降低26.0%，总带宽降低20.3%；在AVX2实现的密钥生成和解封装算法上分别快了10.9倍和1.7倍.

• 单位
  复旦大学