Challenges in Proving Post-Quantum Key Exchanges Based on Key Encapsulation Mechanisms
Notice bibliographique
Résumé
Modern key exchange protocols are usually based on the Diffie-Hellman (DH) primitive.The beauty of this primitive, among other things, is its potential reusage of key shares: DH shares can be either used a single time or in multiple runs.Since DH-based protocols are insecure against quantum adversaries, alternative solutions have to be found when moving to the post-quantum setting.However, most postquantum candidates, including schemes based on lattices and even supersingular isogeny DH, are not known to be secure under key reuse.In particular, this means that they cannot be necessarily deployed as an immediate DH substitute in protocols.In this paper, we introduce the notion of a split key encapsulation mechanism (split KEM) to translate the desired key-reusability of a DH-based protocol to a KEM-based flow.We provide the relevant security notions of split KEMs and show how the formalism lends itself to lifting Signal's X3DH handshake to the post-quantum KEM setting without additional message flows.Although the proposed framework conceptually solves the raised issues, instantiating it securely from post-quantum assumptions proved to be non-trivial.We give passively secure instantiations from (R)LWE, yet overcoming the above-mentioned insecurities under key reuse in the presence of active adversaries remains an open problem.Approaching one-sided key reuse, we provide a split KEM instantiation that allows such reuse based on the KEM introduced by Kiltz (PKC 2007), which may serve as a post-quantum blueprint if the underlying hardness assumption (gap hashed Diffie-Hellman) holds for the commutative group action of CSIDH (Asiacrypt 2018).The intention of this paper hence is to raise awareness of the challenges arising when moving to KEM-based key exchange protocols with key-reusability, and to propose split KEMs as a specific target for instantiation in future research.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,030 | 0,096 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,004 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,004 | 0,015 |
| Communication savante | 0,012 | 0,035 |
| Science ouverte | 0,006 | 0,011 |
| Intégrité de la recherche | 0,008 | 0,013 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».