Shortest Vector from Lattice Sieving: A Few Dimensions for Free

Léo Ducas
EUROCRYPT(CCF-A) 2018

研究问题及研究意义

研究问题:使用筛法求解格中最短向量问题(SVP)

研究意义:格中最短向量问题是格密码学中的核心难题,许多底层问题(NTRU,SIS,LWE)的密码学分析都可以归结为该问题。

石晋 2024.09.23

核心想法

  • 筛法会输出比格中最短向量更多的信息(一系列短向量)

  • 在n-d维子格上进行筛法(显著提升效率)

  • 提升n-d维子格的结果到n维完整格(Babai算法)

石晋 2024.09.23

实验结果

  • 可以明显的看出使用子格进行求解后效率提升很大

#c

石晋 2024.09.23

论文贡献

  • 给出合理的d取值:

  • 实现了子格筛法与提升算法,相较于当时的筛法效率提升10倍

石晋 2024.09.23

个人评价

  • 核心想法为充分利用现有结果中的信息,值得学习

  • 筛法的时间与空间复杂度均为指数级,在低维子格中进行筛法求解不仅可以缩短求解时间,而且可以降低存储空间的需求

由于对SVP求解了解不多,仅从算法角度考虑改进:

  • 选择不同的投影方式,并行求解多个子格,并综合结果

  • 如果投影后维数依然较高,进行迭代投影

石晋 2024.09.23

总结

格中最短向量问题(SVP)是格密码学中的核心难题。格密码中许多底层问题(NTRU,SIS,LWE)的密码学分析都可以归结为格中最短向量问题。SVP求解算法分为两类:枚举与筛选。枚举算法使用搜索与剪枝对全空间进行遍历;筛选算法对大量向量进行两两组合,保留新生成的短向量,逐步降低向量集合的整体长度。该论文对筛法进行改进,作者注意到筛法的结果中包含大量的短向量,如果只关注格中的最短向量,会导致其他的短向量结果被浪费。于是作者提出,在求解n维格的SVP时,只要对n-d维格进行筛法SVP求解,再使用代数方法将结果提升到n维。作者实现的新筛法相较于其他筛法速度提升10倍。我认为作者充分利用了现有结果中的信息,筛法的时间与空间复杂度均为指数级,在低维子格中进行筛法求解不仅可以缩短求解时间,而且可以降低存储空间的需求。(322)

石晋 2024.09.23