• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권3호
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• pp.1376-1395
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• 2018

UOV is one of the most important signature schemes in Multivariate Public Key Cryptography (MPKC). It has a strong security guarantee and is considered to be quantum-resistant. However, it suffers from large key size and its signing procedure is relatively slow. In this paper, we propose a new secure UOV variant (Circulant UOV) with shorter private key and higher signing efficiency. We estimate that the private key size of Circulant UOV is smaller by about 45% than that of the regular UOV and its signing speed is more than 14 times faster than that of the regular UOV. We also give a practical implementation on modern x64 CPU, which shows that Circulant UOV is comparable to many other signature schemes.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권6호
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• pp.3166-3187
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• 2017

For "generic" multivariate public key cryptography (MPKC) systems, experts believe that the Unbalanced Oil-Vinegar (UOV) scheme is a feasible signature scheme with good efficiency and acceptable security. In this paper, we address two problems that are to find inversion solution of quadratic multivariate equations and find another structure with some random Oil-Oil terms for UOV, then propose a novel signature scheme based on hyper-sphere (HS-Sign for short) which directly answers these two problems. HS-Sign is characterized by its adding Oil-Oil terms and more advantages compared to UOV. On the one side, HS-Sign is based on a new inversion algorithm from hyper-sphere over finite field, and is shown to be a more secure UOV-like scheme. More precisely, according to the security analysis, HS-Sign achieves higher security level, so that it has larger security parameters choice ranges. On the other side, HS-Sign is beneficial from both the key side and computing complexity under the same security level compared to many baseline schemes. To further support our view, we have implemented 5 different attack experiments for the security analysis and we make comparison of our new scheme and the baseline schemes with simulation programs so as to show the efficiencies. The results show that HS-Sign has exponential attack complexity and HS-Sign is competitive with other signature schemes in terms of the length of the message, length of the signature, size of the public key, size of the secret key, signing time and verification time.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권2호
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• pp.211-222
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• 2023

다변수 이차식 기반 암호알고리즘은 양자컴퓨터에 안전하다고 믿어지는 수학적 난제에 기반을 둔 공개키 암호알고리즘 중의 하나로 현재 사용하고 있는 공개키 암호를 대체할 수 있는 양자내성암호 중의 하나이다. NIST 양자내성암호 공모 3라운드 최종 후보 알고리즘으로 선정되었던 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘 Rainbow의 다중레이어를 사용하는 구조에 대한 진화된 공격이 대두된 후에 단일 레이어를 이용하는 UOV의 구조에 관심이 집중되고 있다. 본 논문에서는 단일 레이어를 갖는 UOV 구조를 유지하면서 일차식의 특별한 구조, 희소다항식, 랜덤다항식의 다양한 조합을 통해 비밀키의 길이를 대폭 줄이고, 블록 부분 행렬의 역행렬을 이용하여 선형 시스템의 해를 구하는 방법을 적용한 효율적인 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘을 제안한다. 제안한 전자서명의 안전성 분석을 통해 안전한 파라미터를 설정하고 각 파라미터에서의 키길이와 서명 길이를 비교 분석한다. 제안한 다변수 이차식 기반 전자서명 알고리즘은 서명의 길이가 양자내성 전자서명 중 가장 짧고, 기존 다변수 이차식 기반 전자서명에 비해 비밀키 길이가 최대 97%의 축소 효과를 가진다.