Analysis and Applications of Two Group-Theoretic Problems in Post-Quantum Cryptography
Notice bibliographique
Résumé
This thesis makes significant contributions to the analysis of two computational problems arising from a cryptosystem in group-based, post-quantum cryptography, and proposes a novel application of the underlying mathematical structure. \n \nAfter an introductory Chapter 1 setting the historical context in which our research appears, Chapter 2 begins by introducing Semidirect Product Key Exchange (SDPKE), a generalisation of the famous Diffie-Hellman Key Exchange. Various cryptosystems are discussed in this framework and their respective cryptanalyses are systematised and interpreted as analysis of the complexity of a computational problem called the Semidirect Computational Diffie-Hellman problem. We also augment some of this analysis with our own results, and fill out technical gaps implicit in the literature. \n \nSDPKE also naturally gives rise to an analogue of the Discrete Logarithm Problem, called the Semidirect Discrete Logarithm Problem (SDLP). Almost nothing was known about this problem - partially because of a misunderstanding of its importance in the literature - but in Chapter 3 we classify its quantum complexity by proving that the structure of SDPKE occurs as an example of a so-called cryptographic group action. Doing so requires the development of a bespoke quantum algorithm to get around certain technical difficulties; this is the first example of a quantum algorithm constructed for use in the cryptanalysis of group-based cryptography. \n \nThe structure of a cryptographic group action gives us access to a surprisingly rich variety of work, including an idea for an efficient Digital Signature Scheme based on the structure of cryptographic group actions. In Chapter 4 we define this scheme, christened SPDH-Sign; we prove its security, and show that the SDPKE-type group action offers advantages with respect to efficient sampling compared to other group actions. We also propose a particular group for use with SPDH-Sign, taking into account the cryptanalytic work discussed throughout the rest of the thesis.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,005 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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 tête enseignante, 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 ».