Исследователь Научного центра информационных технологий и искусственного интеллекта Научно-технологического университета «Сириус» разработал новый метод построения постквантовых алгоритмов электронной подписи (ЭЦП) на базе конечных некоммутативных ассоциативных алгебр. Результаты работы легли в основу научной монографии «Построение постквантовых алгебраических алгоритмов ЭЦП с двумя скрытыми группами». В монографии Алексей Петренко — один из ведущих разработчиков национальных постквантовых криптопримитивов — из первых уст рассказывает о прорывных поисковых исследованиях и разработках в области постквантовой криптографии.
Алексей Петренко — автор двух научных монографий и более 160 научных статей в высокорейтинговых научных журналах в области компьютерных наук и информационной безопасности. В Научно-технологическом университете «Сириус» Алексей работает младшим научным сотрудником Научного центра информационных технологий и искусственного интеллекта. Алексей занимается созданием постквантовых криптографических примитивов для современных блокчейн-экосистем и платформ Цифровой экономики РФ.
Исследования в области постквантовой криптографии находятся в стадии активного развития. В качестве основ для синтеза криптографически стойких алгоритмов ЭЦП исследуются задачи на алгебраических решётках, задачи декодирования случайных линейных кодов и ранговых кодов, задачи применения многомерных квадратичных систем, изогенных конструкций, задачи изоморфизма многочленов и тензорных разложений, а также подходы на основе конечных некоммутативных ассоциативных алгебр (КНАА).
В частности, схемы с одной скрытой группой, использующие задачу скрытого дискретного логарифма HDLP (Hidden Discrete Logarithm Problem), оказались уязвимыми к атакам, сводящим задачу к классическому дискретному логарифму путём анализа собственных значений соответствующих матриц. Это существенно снизило их устойчивость к атакам злоумышленников с применением квантового компьютера. Кроме того, известны успешные атаки на схемы, основанные на одной некоммутативной задаче, а также логические уязвимости полугрупповых схем, допускающих экзистенциальную подделку подписей.
Вышеперечисленные проблемы продемонстрировали, что опора криптографической схемы исключительно на одну алгебраическую задачу является недостаточной для обеспечения ее постквантовой криптографической стойкости. В связи с этим возникла необходимость в разработке алгоритмов, использующих несколько независимых скрытых групповых структур, которые значительно усложняют проведение криптоанализа путём исключения простой редукции задачи к коммутативным аналогам и повышения сложности системы проверочных уравнений.
Как отмечает автор научной монографии Алексей Петренко, актуальность темы книги заключается в необходимости разрешения проблемной ситуации, состоящей в противоречии между непрекращающимся ростом угроз информационной безопасности в отношении цифровых платформ Экономики данных Российской Федерации и уже ограниченностью известных моделей и методов защиты информации в условиях появления новой квантовой угрозы безопасности информации. Разрешить данную проблему позволит создание национальных постквантовых криптопримитивов, которые будут способны обеспечить требуемые конфиденциальность и целостность защищаемой информации в условиях атак злоумышленников с использованием квантовых компьютеров.
«В этой книге я предложил и обосновал новый метод построения постквантовых алгоритмов ЭЦП на базе конечных некоммутативных ассоциативных алгебр (КНАА). Данная схема цифровой подписи использует две скрытые коммутативные группы для генерации одноразовых экспонент, что значительно повышает её криптостойкость. Впервые была предложена алгоритмическая реализация способа рандомизации подписи и механизма защищённости от подделки ЭЦП с использованием одного проверочного уравнения, — рассказал о деталях работы над книгой Алексей Петренко. — Монография будет полезна руководителям государственных и коммерческих организаций, директорам CIO и СISO, ответственным за обеспечение кибербезопасности и киберустойчивости объектов КИИ РФ и критически значимых приложений Цифровой экономики РФ в условиях появления новой квантовой угрозы безопасности информации, а также конструкторам и проектировщикам комплексных систем защиты информации, аспирантам и студентам профильных специальностей».
Исследование выполнено в рамках проекта «Технологии противодействия ранее неизвестным квантовым киберугрозам» под руководством профессора Сергея Петренко. Проект реализуется при поддержке государственной программы научно-технологического развития федеральной территории «Сириус» и направлен на защиту отечественных блокчейн-экосистем от потенциальных атак с использованием квантовых компьютеров.
Выпустит книгу издательство «Питер» — крупнейшее издательство в России, специализирующееся на выпуске книг по компьютерным наукам. Книга прошла рецензию СПб ФИЦ Российской Академии Наук и получила высокую оценку у профильных учёных и регуляторов в лице Минцифры России.