Kvanttiturvallisten algoritmien toteuttaminen kryptografiseen ohjelmistokirjastoon

Julius Hekkala

Kvanttiturvallisten algoritmien toteuttaminen kryptografiseen ohjelmistokirjastoon

Julius Hekkala

Research output: Thesis › Master's thesis

Abstract

Kryptografia on olennainen osa informaatioyhteiskuntaa. Julkisen avaimen salausmenetelmiä käytetään muun muassa kommunikaatioprotokollissa avaintenvaihtoon ja digitaalisiin allekirjoituksiin. Ne perustuvat matemaattisiin ongelmiin, jotka ovat hankalia perinteisille tietokoneille. Kvanttitietokoneen kehittyminen uhkaa kuitenkin niiden turvallisuutta, sillä on olemassa kvanttialgoritmeja, jotka huomattavasti nopeuttavat näiden ongelmien ratkaisuja. Tätä uhkaa vastaan on kehitetty ja kehitetään kvanttiturvallisia algoritmeja, jotka perustuvat ongelmiin, joihin ei kvanttitietokoneillekaan tunneta helppoa ratkaisua.
Tässä työssä integroitiin kopioon Crypto++-ohjelmistokirjastosta kolme varsin tuoretta kvanttiturvallista algoritmia. Niiden suorituskykyä verrattiin keskenään ja muiden algoritmien kanssa. Yleistasolla integroitujen versioiden suorituskyky oli tyydyttävä, joskin hieman heikompi kuin perustana käytetyissä mallitoteutuksissa. Haasteita tässä työssä aiheuttivat muun muassa algoritmien monimutkaisuus, debuggaus ja parametrien järkevä käsittely.

Original language	Finnish
Qualification	Master Degree
Awarding Institution	University of Oulu
Supervisors/Advisors	Röning, Juha, Supervisor, External person Halunen, Kimmo, Supervisor
Award date	22 Jun 2021
Place of Publication	Oulu
Publisher	University of Oulu
Publication status	Published - 22 Jun 2021
MoE publication type	G2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Keywords

post-quantum cryptography
cryptography
public key cryptography

Access to Document

http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202106188576

Cite this

@mastersthesis{fd51af39c3da4071aeab687778812f91,

title = "Kvanttiturvallisten algoritmien toteuttaminen kryptografiseen ohjelmistokirjastoon",

abstract = "Kryptografia on olennainen osa informaatioyhteiskuntaa. Julkisen avaimen salausmenetelmi{\"a} k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n muun muassa kommunikaatioprotokollissa avaintenvaihtoon ja digitaalisiin allekirjoituksiin. Ne perustuvat matemaattisiin ongelmiin, jotka ovat hankalia perinteisille tietokoneille. Kvanttitietokoneen kehittyminen uhkaa kuitenkin niiden turvallisuutta, sill{\"a} on olemassa kvanttialgoritmeja, jotka huomattavasti nopeuttavat n{\"a}iden ongelmien ratkaisuja. T{\"a}t{\"a} uhkaa vastaan on kehitetty ja kehitet{\"a}{\"a}n kvanttiturvallisia algoritmeja, jotka perustuvat ongelmiin, joihin ei kvanttitietokoneillekaan tunneta helppoa ratkaisua. T{\"a}ss{\"a} ty{\"o}ss{\"a} integroitiin kopioon Crypto++-ohjelmistokirjastosta kolme varsin tuoretta kvanttiturvallista algoritmia. Niiden suorituskyky{\"a} verrattiin kesken{\"a}{\"a}n ja muiden algoritmien kanssa. Yleistasolla integroitujen versioiden suorituskyky oli tyydytt{\"a}v{\"a}, joskin hieman heikompi kuin perustana k{\"a}ytetyiss{\"a} mallitoteutuksissa. Haasteita t{\"a}ss{\"a} ty{\"o}ss{\"a} aiheuttivat muun muassa algoritmien monimutkaisuus, debuggaus ja parametrien j{\"a}rkev{\"a} k{\"a}sittely.",

keywords = "post-quantum cryptography, cryptography, public key cryptography",

author = "Julius Hekkala",

year = "2021",

month = jun,

day = "22",

language = "Finnish",

publisher = "University of Oulu",

address = "Finland",

school = "University of Oulu",

}

TY - THES

T1 - Kvanttiturvallisten algoritmien toteuttaminen kryptografiseen ohjelmistokirjastoon

AU - Hekkala, Julius

PY - 2021/6/22

Y1 - 2021/6/22

N2 - Kryptografia on olennainen osa informaatioyhteiskuntaa. Julkisen avaimen salausmenetelmiä käytetään muun muassa kommunikaatioprotokollissa avaintenvaihtoon ja digitaalisiin allekirjoituksiin. Ne perustuvat matemaattisiin ongelmiin, jotka ovat hankalia perinteisille tietokoneille. Kvanttitietokoneen kehittyminen uhkaa kuitenkin niiden turvallisuutta, sillä on olemassa kvanttialgoritmeja, jotka huomattavasti nopeuttavat näiden ongelmien ratkaisuja. Tätä uhkaa vastaan on kehitetty ja kehitetään kvanttiturvallisia algoritmeja, jotka perustuvat ongelmiin, joihin ei kvanttitietokoneillekaan tunneta helppoa ratkaisua. Tässä työssä integroitiin kopioon Crypto++-ohjelmistokirjastosta kolme varsin tuoretta kvanttiturvallista algoritmia. Niiden suorituskykyä verrattiin keskenään ja muiden algoritmien kanssa. Yleistasolla integroitujen versioiden suorituskyky oli tyydyttävä, joskin hieman heikompi kuin perustana käytetyissä mallitoteutuksissa. Haasteita tässä työssä aiheuttivat muun muassa algoritmien monimutkaisuus, debuggaus ja parametrien järkevä käsittely.

AB - Kryptografia on olennainen osa informaatioyhteiskuntaa. Julkisen avaimen salausmenetelmiä käytetään muun muassa kommunikaatioprotokollissa avaintenvaihtoon ja digitaalisiin allekirjoituksiin. Ne perustuvat matemaattisiin ongelmiin, jotka ovat hankalia perinteisille tietokoneille. Kvanttitietokoneen kehittyminen uhkaa kuitenkin niiden turvallisuutta, sillä on olemassa kvanttialgoritmeja, jotka huomattavasti nopeuttavat näiden ongelmien ratkaisuja. Tätä uhkaa vastaan on kehitetty ja kehitetään kvanttiturvallisia algoritmeja, jotka perustuvat ongelmiin, joihin ei kvanttitietokoneillekaan tunneta helppoa ratkaisua. Tässä työssä integroitiin kopioon Crypto++-ohjelmistokirjastosta kolme varsin tuoretta kvanttiturvallista algoritmia. Niiden suorituskykyä verrattiin keskenään ja muiden algoritmien kanssa. Yleistasolla integroitujen versioiden suorituskyky oli tyydyttävä, joskin hieman heikompi kuin perustana käytetyissä mallitoteutuksissa. Haasteita tässä työssä aiheuttivat muun muassa algoritmien monimutkaisuus, debuggaus ja parametrien järkevä käsittely.

KW - post-quantum cryptography

KW - cryptography

KW - public key cryptography

M3 - Master's thesis

PB - University of Oulu

CY - Oulu

ER -