OWL: Tanda Tangan Digital Pasca-Kuantum GMW-FS

Ringkasan

Menjembatani ilmu kriptografi berbasis aksi grup dan berbasis lattice dengan merumuskan permasalahan isomorfisme modul lattice (mLIP) dari HAWK ke dalam kerangka tanda tangan Goldreich-Micali-Wigderson Fiat-Shamir (GMW-FS). Merancang, mengimplementasikan, dan mengoptimalkan protokol tanda tangan yang dihasilkan ke dalam varian praktis (OWL-LITE dan OWL-ONE), yang menunjukkan pengurangan signifikan dalam penggunaan memori dan komputasi.

Masalah dan Motivasi

Dengan komputasi kuantum yang mengancam kriptografi kunci publik klasik (RSA/ECC), kriptografi pascakuantum memanfaatkan permasalahan sulit lain seperti lattice dan aksi grup. Sementara skema seperti ALTEQ memanfaatkan aksi grup atas masalah isomorfisme tensor (ATFE), masalah sulit lainnya seperti isomorfisme modul lattice yang mendasari HAWK tidak memiliki formulasi eksplisit dalam paradigma GMW-FS yang fleksibel. Tujuan penelitian ini adalah untuk menyatukan domain-domain ini dengan menurunkan aksi grup dari struktur lattice HAWK, membangun protokol identifikasi tanpa pengetahuan (zero-knowledge), menerapkan transformasi Fiat-Shamir, dan mengoptimalkan hasil implementasi.

Pendekatan Matematika & Pemrograman

Konstruksi Aksi Grup

Menganalisis struktur kunci rahasia yang dihasilkan di HAWK untuk mendefinisikan aksi grup alami atas objek modul lattice, menciptakan aksi grup analog langsung dengan pendekatan isomorfisme tensor ALTEQ.

Dari Skema Identifikasi ke Skema Tanda Tangan

Mengintegrasikan aksi grup ini ke dalam kerangka identifikasi GMW dan mengubahnya menjadi skema tanda tangan digital non-interaktif menggunakan Transformasi Fiat-Shamir.

Optimasi Hasil

Hasil Performa

Performa antara ALTEQ, HAWK and OWL

ALTEQHAWKOWL
Memori (bytes)
Kunci Publik12095102465536
Kunci Rahasia3218457344
Tanda Tangan25631555688160
Waktu (detik)
Generasi Kunci0.02522.609613.2670
Penandatanganan0.32620.0350135.2957
Verifikasi0.26601.76775.0198

Variasi OWL yang dioptimasi (dibandingkan terhadap HAWK)

HAWKOWL-LITEOWL-ONE
Memori (bytes)
Kunci Publik102416384+1500%8192+700%
Kunci Rahasia1848192+4352%24−86.95%
Tanda Tangan5558224+1381%8224+1381%
Waktu (detik)
Generasi Kunci2.60963.7918+45.30%2.2483−13.85%
Tanda Tangan0.03501.6462+4603%3.2722+9249%
Verifikasi1.76770.0603−96.58%0.0610−96.55%