Post-Quantum-Cryptography

升級到 PQCrypto 的成本

  • March 7, 2019

我們已經對使用什麼 PQCrypto 提出了建議: PDF(第 11 頁)

對稱加密 徹底分析的 256 位密鑰:

  • AES-256
  • 帶有 256 位密鑰的 Salsa20

對稱認證資訊論 MAC:

  • GCM 使用 96 位隨機數和 128 位驗證器
  • 聚1305

使用二進制 Goppa 碼的公鑰加密 McEliece:

  • 長度 n = 6960,尺寸 k = 5413,t = 119 錯誤

公鑰簽名基於雜湊(最小假設):

  • 具有 CFRG 草案中指定的任何參數的 XMSS
  • SPHINCS-256

升級到這些建議需要多少費用?

我們假設這些建議將經受住進一步的審查,並且升級軟體是免費的。在實踐中,它將作為無論如何都會發生的軟體升級的一部分發生。

什麼是額外的:

  • 磁碟使用情況
  • 記憶體使用情況
  • CPU使用率
  • 頻寬使用

對於普通使用者和普通網站?

由於使用者大多訪問與前一天相同的網站,我認為密鑰交換可能並不那麼可怕。如果 SSL 證書每隔幾個月才下載一次,那麼額外的頻寬將非常少。

如果您已經在使用 HTTPS,那麼使用 AES-256 或 Salsa20、Poly1305 或 GCM 身份驗證應該不會產生任何額外費用。如果你的伺服器有點現代,頻寬成本是每個發送的 HTTPS 數據包大約 16 個字節和幾百字節(最多)的 RAM,與伺服器上執行的實際業務邏輯相比,性能成本相當小。你不應該擔心這部分。

不對稱部分是有趣的部分。作為伺服器,您必須為每次握手生成 1 個 TLS 簽名(因此每個請求最多一個),並且SPHINCS-256 在 Intel Kaby Lake CPU 上花費 43M 週期,在 2GHz CPU 上約為 20ms。簽名為 41kB,這意味著每次握手的 RAM 成本可能約為 40kB,而頻寬成本也大致相同。現在,如果您傳遞 2MB 的 JavaScript,這將比您只使用一個非常簡單的靜態網站造成的傷害要小……我還沒有找到有關 XMSS 的數據,所以不會對此發表評論。

至於 McEliece,性能數據表明它需要大約2M 週期進行解密,這在 TLS 握手期間發生一次,因此在 2GHz CPU 上大約需要 1ms。但是,公鑰是 1.3MB,通常每次握手傳輸一次。實際密文只有 $ n $ 位,因此僅比可比較的 RSA 加密大一點。儘管現代 TLS 1.3 不再支持密鑰傳輸(即密鑰協議的公鑰加密),但您可能需要注意。

因此,我們總共得到大約 45M CPU 週期的成本和每次 TLS 握手大約 1.4MB 的成本,這在現代伺服器 CPU 上大約是 23ms。

引用自:https://crypto.stackexchange.com/questions/67833