16 dez 2024
14:00 Defesa de Mestrado Auditório do IC3
Tema
Implementação em software dos algoritmos Pós-Quânticos Kyber e Dilithium na plataforma ARMv8
Aluno
Everaldo Antonio Moreira Alves
Orientador / Docente
Julio Cesar Lopez Hernandez
Breve resumo
"O rápido avanço da computação quântica impõe desafios significativos à criptografia clássica, uma vez que as capacidades emergentes põem em risco os fundamentos de segurança nos quais se baseiam as comunicações digitais. Esta crescente ameaça estimulou a evolução dos padrões criptográficos, levando ao surgimento da criptografia pós-quântica. Neste contexto, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST) desempenhou um papel fundamental para estabelecer uma estrutura criptográfica segura para o futuro, especificando esquemas resilientes contra ameaças quânticas a partir de um processo de seleção de algoritmos. Dentre os algoritmos selecionados, CRYSTALS-Kyber compõe o padrão como mecanismo de encapsulamento de chaves e CRYSTALS-Dilithium como esquema de assinatura digital.
Esta dissertação concentra-se na implementação em software destes algoritmos na plataforma ARMv8, uma arquitetura largamente empregada em dispositivos de computação contemporâneos. Embora trabalhos anteriores tenham explorado implementações desses algoritmos com base na documentação disponibilizada pelos autores, a recente publicação das especificações finais pelo NIST acarreta a necessidade de assegurar a conformidade com os requisitos de segurança e eficiência atualmente estabelecidos.
Nesse sentido, ao explorar o potencial da arquitetura ARMv8 mantendo o alinhamento às diretrizes mais recentes do NIST, este trabalho contribui para a área ao fornecer uma implementação otimizada para uma plataforma de computação moderna, estabelecendo uma referência para futuras pesquisas e aplicações práticas em comunicações digitais seguras. Os resultados obtidos indicam acelerações de até 1,56x, 1,53x e 1,51x para geração de chaves, encapsulamento e desencapsulamento no Kyber, respectivamente, e de 2,56x, 2,67x e 2,29x para geração de chaves, assinatura e verificação no Dilithium, em comparação com a implementação de referência disponibilizada pelos autores dos respectivos esquemas."
Banca examinadora
Titulares:
| Julio Cesar Lopez Hernandez | IC/UNICAMP |
| Routo Terada | IME/USP |
| Hilder Vitor Lima Pereira | IC/UNICAMP |
Suplentes:
| Carlos Alberto Astudillo Trujillo | IC/UNICAMP |
| Ana Karina Dourado Salina de Oliveira | FACOM/UFMS |