Record Details

Bounds of decryption failure probability in NTRUEncrypt encryption scheme for a fixed key

Наукові журнали Національного Авіаційного Університету

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title Bounds of decryption failure probability in NTRUEncrypt encryption scheme for a fixed key
Оценки вероятности ошибочного расшифрования сообщений в шифросистеме NTRUEncrypt при фиксированном ключе
Оцінки ймовірності помилкового розшифрування повідомлень у шифросистемі NTRUEncrypt при фіксованому ключі
 
Creator Олексійчук, Антон Миколайович; Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського
Матійко, Александра Андріївна; Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського
 
Subject Information Security
post-quantum cryptography; NTRUEncrypt; decryption failure probability; central limit theorem; Hoeffding's inequality
UDC 621.391:519.2
Информационная безопасность
постквантовая криптография; NTRUEncrypt; вероятность ошибочного расшифрования; центральная предельная теорема; неравенство Гефдинга
УДК 621.391:519.2
Інформаційна безпека
постквантова криптографія; NTRUEncrypt; ймовірність помилкового розшифрування; центральна гранична теорема; нерівність Гефдінга
УДК 621.391:519.2
 
Description The asymmetric encryption scheme NTRUEncrypt is one of the fastest post-quantum encryption schemes. To date, there are several versions of this encryption scheme but all of them have an unwanted feature that assumes decryption failure. Besides the inconvenience for authorized users, this feature leads to specific attacks on the encryption scheme and consequently reduces its security. The traditional approach to estimating the decryption failure probability assumes that this probability is determined by random selection of all elements used to form the encrypted message: the plain text, the key and so-called randomizing polynomial. At the same time, from a practical point of view, a more adequate indicator of the failure frequency is the set of probabilities calculated for each fixed value of the secret key. In this article, we get upper bounds for the decryption failure probability for a fixed key for one of the most extensive versions of the NTRUEncrypt encryption scheme. The first of two obtained bounds is approximate in the sense that, when it is proved, the replacement of the probability distribution of certain independent random variables sum by the limit (normal) distribution is carried out. The second obtained bound is due to Hoeffding's inequality and it is not based on any heuristic assumptions. In general, the obtained results provide more adequate information about the frequency of decryption failure for the considered version of NTRUEncrypt and can be used later in choosing the parameters of this encryption scheme to optimize it for security or practicality.
Асимметричная система шифрования NTRUEncrypt является одной из самых быстрых постквантових шифрсистем. В настоящее время известно несколько версий этой шифрсистемы, однако все они обладают нежелательным свойством допускать ошибки расшифрования, что, наряду с неудобствами для законных пользователей, приводит к специфическим атакам на шифрсистему и, как следствие, уменьшает её стойкость. При традиционном подходе к оценке вероятности ошибочного расшифрования предполагается, что эта вероятность определяется относительно случайного выбора всех элементов, используемых для формирования шифртекста: открытого текста, ключа и так называемого рандомизирующего полинома. Вместе с тем, с практической точки зрения более адекватным показателем частоты появления ошибок является набор вероятностей, вычисленных для каждого фиксированного значения секретного ключа. В данной статье получены верхние оценки вероятности ошибочного расшифрования сообщений при фиксированном ключе для одной из наиболее распространённых версий шифросистемы NTRUEncrypt. Первая из двух полученных оценок является приближенной в том смысле, что при ее обосновании производится замена распределения вероятностей суммы определенных независимых случайных величин предельным (нормальным) распределением. Вторая полученная оценка доказывается с помощью неравенства Гефдинга и не базируется на каких-либо эвристических предположениях. В целом, полученные результаты дают более адекватную информацию о частоте возникновения ошибок при расшифровании для рассмотренной версии NTRUEncrypt и могут быть использованы в дальнейшем при выборе параметров этой шифрсистемы для ее оптимизации по стойкости или практичности.
Асиметрична система шифрування NTRUEncrypt є однією з найшвидших постквантових шифросистем. На сьогодні відомо декілька версій цієї шифросистеми, проте усі вони володіють небажаною властивістю припускатися помилок розшифрування, що, поряд з незручностями для законних користувачів, приводить до  специфічних атак на шифросистему і, як наслідок, зменшує її стійкість. При традиційному підході до оцінювання ймовірності помилкового розшифрування вважається, що ця ймовірність визначається відносно випадкового вибору всіх елементів, які використовуються для формування шифротексту: відкритого тексту, ключа та так званого рандомізуючого полінома. Поряд з тим, з практичного погляду більш адекватним показником частоти виникнення помилок є набір ймовірностей, обчислених для кожного фіксованого значення секретного ключа. У даній статті отримано верхні оцінки ймовірності помилкового розшифрування повідомлень при фіксованому ключі для однієї з найпоширеніших версій шифросистеми NTRUEncrypt. Перша з двох отриманих оцінок є наближеною в тому сенсі, що при її доведенні здійснюється заміна розподілу ймовірностей суми певних незалежних випадкових величин граничним (нормальним) розподілом. Друга отримана оцінка доводиться за допомогою нерівності Гефдінга та не базується на жодних евристичних припущеннях. В цілому, отримані результати надають більш адекватну інформацію про частоту виникнення помилок при розшифруванні для розглянутої версії NTRUEncrypt та можуть бути використані в подальшому при виборі параметрів цієї шифросистеми для її оптимізації за стійкістю або практичністю.  
 
Publisher National Aviation University
 
Contributor —
—
—
 
Date 2018-08-07
 
Type —
—
—
 
Format application/pdf
application/pdf
application/pdf
 
Identifier http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/ZI/article/view/12276
10.18372/2410-7840.20.12276
 
Source Ukrainian Information Security Research Journal; Том 20, № 2 (2018); 89-94
Защита информации; Том 20, № 2 (2018); 89-94
Захист інформації; Том 20, № 2 (2018); 89-94
 
Language uk
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms: Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоронности, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
 

Технічна підтримка: НДІІТТ НАУ